含饲料酶的颗粒.pdf

本发明描述了含酶颗粒的制备方法，其中将任选地补充了固体载体和/或添加剂组分的水性含酶液体加工成颗粒，干燥，随后用含有疏水物质微粒的分散体进行包衣。疏水物质可以是疏水脂或蜡样物质或疏水聚合化合物。优选地，疏水聚合化合物是聚烯烃，更优选地是聚乙烯和/或聚丙烯。由此得到的包衣酶颗粒适用于通过混合颗粒和饲料组分，用蒸汽处理并成丸，而制备动物饲料组合物。在成丸条件期间和贮藏期间，包衣颗粒显示了高度的酶稳定性。同时，颗粒的溶解时间非常短，因此改善了动物对酶的生物利用度。

1、  一种适用在动物饲料中的含酶颗粒的制备方法，该方法包括：获得含酶的干燥颗粒，用含有分散在适宜溶剂中的疏水物质微粒的分散体对该颗粒进行包衣。

2、  如权利要求1所述的方法，其中微粒的大小从10到1000nm(包括边界值)，优选地，从10到500nm，更优选地，从10到200nm。

3、  如权利要求1或2所述的方法，其中疏水物质有40至200℃，优选地，50至180℃的熔点。

4、  如权利要求1至3任一项所述的方法，其中以0.1-20％(疏水物质重量/颗粒重量)，优选地，以0.2-10％，更优选地，以0.4-5％应用疏水物质。

5、  如权利要求1至4任一项所述的方法，其中溶剂是水。

6、  如权利要求1至5任一项所述的方法，其中疏水物质分散体含有10到60％(w/w)疏水物质，优选地，20到40％疏水物质。

7、  如权利要求1至6任一项所述的方法，其中疏水物质是疏水脂或蜡样物质和/或疏水聚合物。

8、  如权利要求7所述的方法，其中疏水聚合物是聚烯烃。

9、  如权利要求8所述的方法，其中聚烯烃是聚乙烯和/或聚丙烯。

10、  如权利要求8或9所述的方法，其中聚烯烃分散体是含有由胺稳定的酸性基团的聚烯烃分散体。

11、  如权利要求10所述的方法，其中酸性基团是羧基。

12、  如权利要求10或11所述的方法，其中胺是氨。

13、  如权利要求1至12任一项所述的方法，其中酶是植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、蛋白酶、磷脂酶、淀粉酶和/或葡糖氧化酶。

14、  通过权利要求1至13任一项所述方法可获得的、用基本上由疏水物质组成的微粒分散体进行包衣的含酶颗粒。

15、  动物饲料、或动物饲料预混料或前体的制备方法，所述方法包括混合权利要求14所述的颗粒和一种或多种动物饲料物质或组分。

16、  如权利要求15所述的方法，其中用蒸汽处理饲料物质和颗粒的混合物，成丸，并冷却。

17、  含有权利要求14所述颗粒的饲料组合物。

18、  一种促进动物生长的方法，该方法包括向动物喂食包含权利要求14所述颗粒或权利要求17所述组合物的饮食。

19、  权利要求14所述颗粒在动物饲料中或者作为动物饮食成分的用途。

20、  权利要求14所述颗粒在改进酶的成丸稳定性中的用途。

含饲料酶的颗粒
技术领域
本发明涉及将酶，优选饲料酶制成颗粒。然后，可以在动物饲料中使用这些(可食用的)颗粒。
背景技术
动物饲料是饲养家畜和其它动物时的最大花费之一。各种酶在动物，例如，家畜饲料中的应用几乎已经成为惯例。通常，这些酶通过在工业酶生产者操作的大型发酵罐中培养微生物生产。在发酵结束后，通常通过对所得到的“肉汤”进行系列过滤步骤以将(溶液中)期望酶与生物量(微生物)分开。随后，将酶溶液浓缩和加工为液体(常常在添加各种稳定剂后)或者干性制剂。
由于经济和实际原因，干性酶制剂常常优于液体酶制剂。然而，即使当选择干性酶制剂时，颗粒饲料制备工艺的一些步骤，如调质(conditioning)步骤仍可能对酶是有害的。各个酶制造商已经开发了可替代的配制方法以改进成丸和贮藏期间干性酶产品的稳定性。例如，可选方案是用合适的包衣剂包衣含酶颗粒。
EP 0 569 468涉及由含酶颗粒组成的制剂，其中用据说可以提高对颗粒饲料制备条件的耐受性的高熔点蜡或脂包衣该含酶颗粒。这种包衣的缺点是颗粒溶解时间长(约1小时)。因此，动物对酶的生物利用度降低。此外，颗粒有宽的粒径分布，这使得在包衣后很难获得均匀分布的酶浓度，因为与大微粒比较，小微粒含有相对高量的包衣剂。
WO 00/47060公开了聚乙二醇(PEG)作为包衣材料的用途。这些PEG包衣材料的缺点是它们不能将酶颗粒的成丸稳定性(pelleting stability)增加达到期望水平。
因此，仍然需要用在动物饲料中的稳定酶制剂，该稳定酶制剂便宜、容易生产，并且其同时具有满意的成丸稳定性和优良的动物对酶的生物利用度。
发明内容
本发明公开了适于用在动物饲料中的含酶颗粒的制备方法，该方法包括获得干燥的含酶颗粒，并且用分散体包衣该颗粒，该分散体包含分散在合适溶剂中的疏水物质微粒。用这种分散体给酶颗粒加包衣提供了饲料制备工艺的调质步骤期间的低量水吸收，并且意外地，提供了吸引人的短酶颗粒溶解时间。
为了能够在待包衣的颗粒上形成合适的层，优选地，本发明分散体有下面给定的粒子大小和/或是均一的和/或是物理稳定的。更优选地，分散体中微粒的大小是10到1000nm(包括边界值)，甚至更优选地是10到500nm，最优选地10到200nm。
有利地，本发明分散体能够在包衣颗粒干燥后形成均一层。
有利地，本发明分散体还能够在相对低温度，典型地在实质上低于疏水物质熔点的温度下干燥后形成水不溶性层。
有利地，本发明分散体还能够在干燥后形成不产生裂纹的薄层。通常，薄层有50μm或以下，优选20μm或以下，更优选10μm或以下的厚度。层厚度的下限可以是1-2μm。层的厚度可以受分散体中疏水物质含量的影响。
优选地，用于包衣本发明酶颗粒的分散体中的疏水物质有足够高的熔点以防止疏水物质包衣层在饲料团粒制备条件下熔融。更优选地，疏水物质熔点在40和200℃之间，最优选在50和180℃之间。
分散疏水性物质微粒的合适溶剂是不溶解疏水物质的溶剂，例如，亲水性溶剂诸如水或乙醇。优选地，用水作为溶剂。分散体典型地可以在溶剂中含有10到60％的疏水物质，优选地，20到40％的疏水物质。
为了保持稳定的分散体，可以向分散体添加稳定剂，如表面活性剂。
优选地，疏水物质是水不溶性的。它可以是疏水脂样或蜡样物质，如高级脂肪酸的三甘油酯、二甘油酯或单甘油酯、高级脂肪醇、高级脂肪酸或者可以是疏水聚合化合物。
优选地，疏水聚合化合物是聚烯烃，更优选地，其中烯烃(碳氢化合物)单体有2到10个碳原子长的聚烯烃，最优选地，其中烯烃单体有2到4个碳原子长的聚烯烃，其中可以设想在聚合过程中任选地包括具有5到10个碳原子链长的单体，以获得具有短链分支的聚合物。在优选实施方式中，用做本发明分散体中疏水聚合物的聚烯烃选自：聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和/或聚丁二烯(根据新的命名法，这些聚合物称为：polyethene、polypropene、polybutene和聚丁二烯)。更优选地，聚烯烃是聚乙烯和/或聚丙烯。
聚烯烃可以是基本线性的聚合物，即，聚合物没有分支或仅仅显示低分支程度。因此，基本线性的聚合物可以包括具有短侧链(即，最多约10个碳原子长度)的线性聚合物。
优选地，聚烯烃有终止于100到200℃(包括边界值)，更优选105到190℃，最优选120到180℃的温度的熔程。
对于聚乙烯，分子量可以是3000-20,000Da。
在本发明优选实施方式中，聚烯烃分散体是含有用胺，优选挥发性胺稳定的酸性基团的聚烯烃分散体。优选地，酸性基团是羧基，优选地，挥发性胺是氨。
通过，例如氧化作用，可以方便地将羧基引入聚烯烃。可以通过通常所说的酸值表征聚烯烃中引入的酸性基团量。在聚乙烯情况下，聚烯烃酸值范围可以是2至30(包括边界值)，优选4至30，更优选地，12至18。
可以向聚烯烃分散体添加其它化合物以赋予该分散体有利的特性。例如，可以用特殊化合物物理地稳定聚烯烃微粒以防止凝块和/或防止沉淀。分散体也可以含有干燥时能促进水不溶性膜形成的化合物。其它化合物的例子是表面活性剂或胺。
优选以颗粒重量的0.1-20％(疏水物质重量/颗粒重量)，更优选以0.2-10％，最优选以0.4-5％施用疏水物质包衣材料。用在整个说明书中的百分数指干重百分数，并且除非有特别说明，基于加包衣前干燥颗粒的重量计算。
为了在颗粒上施用疏水物质和任选地其它包衣材料，现有大量已知地方法，包括流化床、高剪切制粒机、混合制粒机或Nauta型混合器的应用。在将疏水物质施用到颗粒上的优选方法中，疏水物质作为分散体喷到流化床待包衣颗粒的上。
本发明待包衣的颗粒包含饲料酶、任选地固体载体和任选地一种或多种添加剂。
颗粒典型地可以含有微粒，其中，90％的微粒具有300μm或更大的大小，上限约3mm。作为替代方案，颗粒可以是微颗粒，其微粒的90％有300μm或以下的大小，下限10-25mm。
可以用在颗粒制备中的固体载体，是例如粉末，其可以压缩为小粒，并且优选地，有5至20μm的平均粒径。
例如，固体载体可以基本上由可食用的碳水化合物聚合物组成。专利申请WO 98/54980中提出了可食用碳水化合物聚合物应用的大量优点。
可食用碳水化合物聚合物是允许用做饲料添加剂的碳水化合物聚合物。选择可食用的碳水化合物聚合物，以便对于计划用该饲料喂养的动物，它是可食用，并且优选也是可消化的。优选地，聚合物含有己糖聚合物单元，更优选地，葡萄糖聚合物单元。最优选地，碳水化合物聚合物包含α-D-吡喃葡萄糖单元、直链淀粉(线性(1→4)α-D-葡聚糖聚合物)和/或支链淀粉(具有α-D-(1-4)和α-D-(1→6)连接的分支D-葡聚糖)。淀粉是优选的碳水化合物聚合物。可以用来替代淀粉或者除了淀粉以外还可以使用的其它合适的含己糖聚合物包括α-葡聚糖、β-葡聚糖、果胶(如原果胶)和糖原。也可以考虑这些碳水化合物聚合物的衍生物，如其醚和/或酯。适宜地，碳水化合物聚合物是水不溶性的。
在本发明其它实施方式中，可以将一种或多种添加组分掺入到颗粒中，例如该添加组分作为加工助剂和/或用于进一步提高颗粒的成丸稳定性和/或贮藏稳定性。下面讨论了大量这种添加剂。
在本发明一个实施方式中，添加剂包括水溶性的无机盐(如EP 0758018中所建议的)。优选地，颗粒包含至少0.1％含有二价阳离子，更优选锌的水溶性无机盐。最优选地，无机盐是硫酸锌。优选地，成品含有500-1,500mg Zn/kg成品，更优选700-1,300mg Zn/kg成品，最优选900-1,100mg Zn/kg成品。优选二价阳离子，因为它们提供最好的贮藏和加工稳定性。优选硫酸盐作为阴离子，因为它提供最好的干燥产率。可以(例如，向混合物)添加固体形式的盐。作为可替代方案，盐可以例如在与固体载体混合前溶解在水或含酶的液体中。
通过将疏水、形成凝胶和/或缓慢溶解的化合物掺入到制剂中可以进一步改进成丸稳定性。通过向待加工成颗粒的混合物添加至少0.1％(w/w)，优选至少0.5％，更优选至少1％的期望化合物(基于水的重量及，如果存在的话，固体载体组分的重量)可以提供这些改进。适合的物质包括衍生的纤维素、如HPMC(羟基-丙基-甲基-纤维素)，CMC(羧基-甲基-纤维素)，HEC(羟基-乙基-纤维素)，聚乙烯醇(PVA)；和/或食用油。食用油，如豆油或菜籽油(canola oil)可以作为加工助剂(例如，向待制成颗粒的混合物)添加。
在制备颗粒的过程中，优选地，酶和水作为含酶的(优选地，水性)液体提供，如获自或来源于微生物发酵过程的溶液或浆。该发酵过程将通常是产生酶的过程。发酵过程可以产生含有微生物(其产生期望的酶)和水溶液的肉汤。一旦(例如，通过过滤)从微生物分离出该水溶液，其就可以是用在本发明中的含酶水性液体。因此，在优选实施方式中，含酶水性液体是滤液。通常地，该酶将是活性形式。优选地，液体是浓缩形式，如超滤液(UF)，其可以允许具有期望活性水平的颗粒产生。
如果使用固体载体，可以吸收到载体上的含酶液体(也即酶)量通常受可以吸收的水量限制。酶溶液可以含有约25％(w/w)干物质。向固体载体加入的水量使得(实质上)水性液体中的所有水可被固体载体中存在的所有成分吸收。本发明也考虑了利用较高温度以吸收更多量的含酶液体，并且当处理热稳定酶时，实际上这是特别优选的。因此，对于这些酶，在30℃以上，优选40℃以上，更优选50℃以上的温度进行固体载体和液体(或酶和水)的混合。可替代的方案或者此外，可以在该温度提供液体。一般地，优选固体载体的非溶胀条件(在较低温度)以最小化在较高温度由(热敏性)酶的不稳定性引起的损失。
水或含酶液体可以含有一种或多种酶。合适的酶是待包含在动物饲料(包括宠物食品)中的饲料酶。这些饲料酶的功能常常是例如，通过降低粘度或通过降低一些饲料化合物的抗营养作用，改进饲料的转化率。也可以使用饲料酶(如植酸酶)，以降低肥料中对环境有害的化合物的量。
在一个实施方式中，制备含有高浓度饲料酶的颗粒。在WO 98/55599中已经描述了以高浓度制备植酸酶组合物的优点。
合适的酶包括：磷酸酶，如植酸酶(3-植酸酶和6-植酸酶)和/或酸性磷酸酶，糖酶，如淀粉分解酶和/或植物细胞壁降解酶，包括纤维素酶，如β-葡聚糖酶和/或半纤维素酶，如木聚糖酶或半乳聚糖酶和/或果胶酶、蛋白酶或肽酶如，溶菌酶、半乳糖苷酶、酯酶、脂肪酶、磷脂酶如哺乳动物胰磷脂酶A2和葡糖氧化酶。优选地，饲料酶至少是选自植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、蛋白酶、磷脂酶和葡糖氧化酶的酶。更优选地，饲料酶至少是选自植酸酶和木聚糖酶的酶。
如果酶是植酸酶，那么优选地，成品颗粒可以有4,000到20,000FTU/g，更优选地5,000到20,000FTU/g，最优选地5,000到15,000FTU/g的酶活。由此定义一个植酸酶单位(FTU)为：在根据方法″ISL-方法61696″(人工钼酸盐-钒酸盐测定法)测定植酸酶活性的条件下，在37℃和pH 5.5，每分钟从植酸钠(0.0051mol/L)释放1μmol无机磷酸盐的酶量。
如果酶是木聚糖酶，那么优选地，成品颗粒可以有5,000到100,000EXU/g，更优选10,000到100,000EXU/g，最优选15,000到100,000EXU/g的酶活。由此，定义一个内切木聚糖酶单位(EXU)为：在方法“ISL-方法61731”条件下，每分钟释放4.53μmol(以木糖当量测定的)还原性糖的酶量。
可以从DSM，Food Specialties，Agri Ingredients，A.Fleminglaan 1，P.O.Box 1，2600 MA，Delft，荷兰函索获得ISL-方法。
除了这些饲料酶外，本发明同样地可应用于具有生物活性但其生物活性可能对热失活敏感的非酶多肽，如用作疫苗的抗原决定族和/或经改造具有增加的必需氨基酸含量的多肽。
可以通过干燥，特别是通过喷雾干燥或多级干燥含酶水溶液，例如，此前所述超滤液制备本发明待包衣的颗粒。任选地，在干燥前或期间，可以添加添加剂，例如作为加工助剂或用于改进成丸稳定性。而且，在干燥期间可以添加惰性化合物或材料，例如无机盐、麦芽糖糊精、颗粒状面粉，引起通常所说的共干燥。
作为可替代方案，可以通过常常用在食品、饲料和酶配制工艺中的已知技术，通过机械加工酶、水(例如，含酶液体)、固体载体和任选地添加剂的混合物制备待包衣的颗粒。该机械加工，例如包括：膨胀、挤压、球化、成丸、高剪切制粒、滚筒制粒、流化床成团或其联合。通常，这些工艺的特征在于机械能的输入，如螺杆或混合机械装置的转动，成丸设备的滚动装置的挤压、通过流化床成团器的转动底盘的微粒运动或通过气流的微粒运动，或其联合。这些工艺使得固体载体(例如，粉末形式)与酶和水，例如含酶液体(水溶液或浆)混合，接着成粒。可替代的方案，固体载体可以与(例如，粉末形式)酶混合，然后加入水，如液体(或浆液)(其可以起到造粒液体的作用)。
在本发明另一个实施方式中，通过如在流化床成团器中，在载体上喷雾或包被含酶液体形成颗粒(例如，团块)。这里所得到的颗粒可以包括如流化床成团器中可以产生的团块。优选地，含酶液体和固体载体的混合还包括在挤压前混合物的捏合。这可以改进混合物的可塑性以有利于制粒。
如果通过挤压形成颗粒，优选在低压下进行。这可以提供挤压的混合物的温度不或仅轻微升高的优点。低压挤压包括，例如在富士Paudal型篮式或穹顶式挤压机中的挤压。
可以对获得的压出物在例如Marumerise^TM中进行圆化(例如，球化)，和/或压实。在干燥前可以球化压出物，因为这可以减少成品颗粒中粉尘形成和/或可以有利于对颗粒进行任何包衣。
然后可以，如在流化床干燥器中干燥颗粒，或在流化床成团器的情况下，(在成团器中)立即干燥颗粒，以获得(固体干性)颗粒。本领域技术人员可以利用食品、饲料或酶工业中其它已知的干燥颗粒的方法。适宜地，颗粒是可流动的。优选地，在产品温度25到60℃，优选地30到50℃进行干燥。
然后，用根据本发明的分散体对由此获得的干颗粒进行包衣。本发明进一步设想到在施用本发明分散体前，可以用不同于本发明疏水物质层的包衣层给颗粒加包衣。
优选地，包衣后获得的颗粒有相对窄的粒径分布(例如，它们是单分散性的)。这有利于饲料团粒中酶颗粒的均一分布。本发明方法倾向于生产具有窄的粒径分布的颗粒。颗粒可以具有不规则(但优选规则)的形状，例如接近球形。
如果必要，在该方法中可以包括另外步骤，如过筛，以进一步缩小颗粒的粒径分布。
可以通过本发明方法获得的含酶颗粒(其形成了本发明的另一个方面)解决或至少缓和了现有技术中遇到的问题。这些包衣颗粒有高度成丸稳定性和短的溶解时间。因此，与经典的脂包衣的颗粒比较，改善了动物对酶的生物利用度。
因此，本发明提供了通过上述方法可获得的并且具有下列特征的含酶颗粒。颗粒由加有疏水物质层包衣的颗粒组成，颗粒含有饲料酶、任选地，固体载体和，任选地，一种或多种添加剂。
本发明颗粒适于用在动物饲料的制备中。在该方法中，颗粒本身、作为动物饲料的预混合料的部分或作为前体(precursor)与饲料物质混合。本发明颗粒的特征允许它作为非常适合用作动物饲料的混合物的成分使用，尤其当用蒸汽处理混合物并随后成丸和任选地干燥时。
因此，本发明的另一方面涉及动物饲料或动物饲料的预混合料或前体的制备方法，该方法包括混合本发明提供的颗粒和一种或多种动物饲料物质或组分。
本发明也涉及促进动物生长的方法，该方法包括喂养动物包含本发明所提供颗粒的饮食。这里，动物饮食可以包括颗粒本身或者饲料中存在的颗粒。合适的动物包括农畜，如家畜、猪和家禽和鱼。
因此，本发明另一方面涉及包含本发明颗粒的组合物，优选地，该组合物是可食用的饲料组合物，如动物饲料。
本发明另一个方面涉及本发明颗粒在动物饲料中或作为动物饲料成分，或在动物饮食中的用途。
本发明一个方面的优选特征和特性加以必要的变更同样地可适用于另一方面。
给出下面的实施例仅仅是示例本发明，不意味着或不应理解为限制性的。
实施例
一般的方法
含植酸酶的颗粒的制备
根据WO 98/54980中所述方法制备含植酸酶的颗粒。
调质/成丸步骤：
在10kg选定的预混料中混合50g颗粒，并且刚好在试验前与240kg相同配方(recipe)混合。通过定量螺杆，以600kg/h的速度，将此250kg混合物定量投入混合器/调质器中，在这里通过直接蒸汽(约80℃)将其加热。停留时间是约30-40秒，此后，将热混合物推进压丸器。从压模出来的丸粒有80至82℃的温度，并且落到冷却带上。从该带上取走样品进行稳定性测定。
用于成丸稳定性分析的家禽饲料：
玉米(50％)，豌豆(5％)，大豆粉(28％)，木薯粉(1.98％)，鱼粉(2.5％)，羽毛粉(1.5％)，大豆油(1.75％)，动物脂肪(3.5％)，Mervit(Premervo，Utrecht，荷兰)100(1％)，石灰石(1.1％)，磷酸一钙(1.22％)，盐(0.3％)，Mervit 394(0.65％)，Mervit 393(1.5％)，达到100％总量。
饲料丸粒中植酸酶活性分析：
根据方法″ISL-方法6169″(人工钼酸盐-钒酸盐测定法)测定植酸酶活性。
实施例1
将300g未包衣的颗粒(批号NPHG 498)投入NIRO-AEROMATIC的STREA流化床设备中。
用顶喷装置(两相喷嘴)，将各种包衣料喷到表1中所示的颗粒上。在一般方法所述成丸试验中检测这些包衣的颗粒。
HS颗粒是用脂+抗结块包衣料(＞30％)(可从Novo Nordisk获得，批号：HF 98011450)包衣的颗粒。
表1：在80/81℃调质/成丸后，以％表示的家禽饲料中残留的植酸酶活性