纯纤维素在提高饲料能量含量中的用途
【专利摘要】本发明涉及包含至少一种类型的谷类作物的饲料，和它的制备方法，在该饲料中高能量成分的含量和特性已得到优化，从而饲料中除谷类作物之外的主要成分为微纤维素，其最合适具有窄的粒径分布，已发现该微纤维素在动物的胃，尤其是反刍动物如奶牛的瘤胃，中以特别有利的方式被消化。
【专利说明】纯纤维素在提高饲料能量含量中的用途
[0001] 发明背景 发明领域。
[0002] 本发明涉及一类除含有常规谷类作物之外，还含有微纤维素的饲料。
[0003] 相关技术说明 当喂养动物尤其是反刍动物时，饲料的所有成分，例如纤维、蛋白质和糖，在生产和动 物生长的不同阶段都有它们的意义。动物在它们生命的所有阶段必须有效地进行喂养，直 到将它们屠宰。然而，由于动物的能量需求变化等，在这些不同的阶段对喂养有不同的要 求。此外，用于不同目的（例如作为乳牛或肉牛）的动物具有不同的需求，例如，产奶奶牛 需要大量能量以有效地生产高品质牛奶，而肉牛的需求通过它们的生长来引导。
[0004] 常规谷物由于它们的淀粉含量被用作牲畜饲料等。作为碳水化合物，淀粉提供给 谷物所需的能量含量。然而，淀粉具有不利的化学结构，由此它在动物的瘤胃中溶解太快。 因此，进食后瘤胃的PH值以不利的方式降低，并暂时扰乱瘤胃的功能。
[0005] 此外，常规的植物纤维，例如包含在常规谷类作物中的那些，具有相对低的碳水化 合物含量。除纤维素之外，它们主要含有半纤维素和木质素。木质素具有不易消化的缺点， 而半纤维素与上述淀粉类似，它们消化太快。因此，很少使用纯谷类作物喂养牲畜。改为使 用各种添加剂，或作为单独的营养产品或与常规谷类作物混合。改善饲料的常见方式是在 植物纤维中富集高能量成分。这些高能量纤维可以是加入到谷类作物中的纤维，例如，从木 材加工产业获得。
[0006] JP 2011083281涉及一类由含有纤维素和半纤维素的木材或植物浆制成的饲料。
[0007] FI 78814和FI 1094/66均涉及饲料中使用的原料，所述原料含有木材加工产业 的细屑。
[0008] US 5023097涉及生物质的脱木质化作用，以获得营养性纤维。
[0009] 进一步进展通常集中于使用高含量的特定添加剂，例如纤维素或半纤维素，或两 者。
[0010] US 2004 047897涉及一类包含具有50-250 μ m纤维长度的纤维素作为添加剂的 饲料。
[0011] 然而，即使当含有高含量的天然高能量成分，例如纤维素和木材加工产业的副产 品时，这些纤维也是以在动物的瘤胃中不易利用和消化或消化太快的方式含有所述能量。
[0012] DD 144862涉及一类含有常规植物作物和具有20-40 μ m粒径的纤维素的混合物 的饲料，通过将其与各种营养添加剂或药物混合使用。
[0013] 然而，在所述出版物中，饲料的作用纯粹是为动物递送进一步的营养物或药物。因 此，饲料本身的营养含量没有得到优化。
[0014] 发明概述 本发明的目的是提供一种用于喂养牲畜特别是反刍动物的饲料，其中饲料具有高含量 的以有利方式被消化的碳水化合物。
[0015] 具体地，本发明的目的是提供一种具有不干扰瘤胃功能的合适能量含量，特别是 具有高葡萄糖含量的饲料。
[0016] 这些和其它目的，连同其优点，相对于已知饲料及其用途，通过如下文中所描述的 和要求保护的本发明来实现。
[0017] 与含有纤维素、半纤维素、蜡和木质素的植物纤维相反，具有高葡萄糖含量的微纤 维素可被喂养这些的动物如反刍动物有效地利用和消化。因此，还可以在动物的生长中，或 在动物（例如奶牛）生产高品质牛奶的能力中得到改善。
[0018] 因此，本发明涉及含有至少一种类型的谷类作物以及微纤维素的饲料，所述微纤 维素为以有利方式被消化的形式。
[0019] 更特别地，本发明的饲料的特征在于权利要求1的特征部分所说明的。
[0020] 此外，制备饲料的本发明方法的特征在于权利要求10的特征部分所说明的。
[0021] 通过本发明取得了显著的进步。因此，本发明提供一种新型饲料，其含有为可以有 利方式被动物消化的形式的高能量成分。必要时，也可以容易地改变饲料中蛋白质、高能量 成分，例如碳水化合物，以及矿物质等的含量，以适应季节和动物生长的变化。
[0022] 接下来，将更密切参照所附的详述描述本发明。
[0023] 本发明的优选实施方案的详述 本发明涉及含有至少一种类型的谷类作物，以及为以有利方式被消化的形式的微纤维 素的饲料。
[0024] 优选地，微纤维素为"高纯度"微纤维素的形式，即具有高葡萄糖含量，尤其是具有 > 97重量％的葡萄糖含量，最合适具有> 98重量％的葡萄糖含量的微纤维素。可选地，微 纤维素可以为"中等纯度"微纤维素的形式，优选为具有> 70重量％，优选> 80重量％，且 最合适> 90重量％的葡萄糖含量的含木质素的微纤维素。
[0025] 微纤维素可以不同的含量用于饲料中，取决于所喂养的动物在其发育和生长的目 前阶段的能量需求。然而，通常使用微纤维素含量高达饲料重量的29%，优选高达20重量％， 更优选5-15重量％，最合适8-10重量％。
[0026] 如本文所用，术语"微纤维素"意在包括微晶纤维素（MCC)、粉末状微纤维素和水解 纤维素。MCC通常被定义为已被纯化且从α-纤维素部分解聚的微纤维素。聚合度通常小 于400。类似地，粉末状纤维素通常已被纯化且从α-纤维素分解。另外，术语"微纤维素" 意在包括含木质素的微纤维素，其（如上所述）可具有较低的葡萄糖含量，但代替含有木质 素。在这种情况下，使用含木质素的纤维素作为原料制备（根据本文所述的方法）微纤维 素。
[0027] 然而，所使用的微纤维素通常具有约0-10重量％，优选0. 5-7重量％，更优选1-5 重量％的半纤维素含量,通过典型的碳水化合物分析方法（例如描述于"Determination of hemicelluloses and pectins in wood and pulp fibres by acid methanolysis and gas chromatography，'，1996,Nordic pulp and paper research journal,No. 4,pp. 216-219) 测量。
[0028] 微纤维素的平均粒径优选为8-100 μ m，更优选为10-60 μ m，甚至更优选为15-30 μ m，最合适小于20 μ m。
[0029] 饲料可以类似于草或其它常见类型的天然饲料植物的形式提供，优选具有至少一 种类型的含谷物和秸杆的谷类作物，具有>2mm的平均颗粒/纤维长度，更优选>5mm的平均 颗粒/纤维长度。任选地，至少部分谷类作物发酵为青贮饲料，例如10-100重量％，合适地 为50-100重量％。
[0030] 所述谷类作物优选选自玉米、小麦、大麦、高粱、草、燕麦、苜蓿、莲、卷心菜、三叶 草、小米和大豆，以及它们的杂种和混合物。
[0031] 除谷类作物和微纤维素之外，其它营养成分也可加入到饲料中，但这些不是必需 的。特别地，优选从天然原材料中选择所有饲料成分，优选基于植物的材料，避免尤其是小 的合成化合物，例如药物，其可在动物的肉或它产生的奶中累积。
[0032] 根据本发明的优选实施方案，除谷类作物和微纤维素之外，饲料不包含其它成分， 即它由至少一种类型的谷类作物和微纤维素组成。
[0033] 然而，在本发明的所有实施方案中，可以混合多于一种类型的谷类作物，以在饲料 的营养含量中获得进一步的变化。根据本发明的一个替代方案，使用至少两种类型的谷类 作物。
[0034] 本发明还涉及制备所述饲料的方法。基于这种方法，提供至少一种类型的谷类作 物，同时单独制备微纤维素。然后将这些成分混合，随后将任选的其它成分加入到制成的饲 料混合物中。
[0035] 将作物发酵为青贮饲料的任选阶段可在将谷类作物与微纤维素混合之前或之后 进行。
[0036] 可对所得的饲料产品进行加工，例如，通过将它压制成小丸（pellet)或其它单位 包装的产品形状。然而，谷类作物的纤维长度优选保持在>2 _的尺寸，如上所述，由此避 免广泛的研磨。
[0037] 微纤维素可根据任何已知的方法来制备。
[0038] 然而，根据本发明的优选实施方案，通过FI20105641中所述的方法制备微纤维 素。更具体地，将纤维状纤维素材料在至少140°C，优选140至185°C，更优选150至180°C， 最合适155至175°C的温度下，和以基于纤维素干重至少8%，优选8至50%，更优选15至 50%，甚至更优选20至50%，且最合适25至45%的稠度进行温和酸水解。
[0039] 水解可通过使纤维状纤维素材料与酸接触（优选通过混合）来进行。
[0040] 在水解中用作原料的纤维状纤维素材料可以是任何纤维素材料，例如基于软木或 硬木的材料，优选其化学浆，其材料可在上述条件下水解，且可包含纤维素外的其它材料， 例如木质素或半纤维素。非木质的木质纤维素植物材料也可以是合适的，例如棉、草、甘蔗 渣、谷类作物的秸杆、亚麻、大麻、剑麻、马尼拉麻或竹。因此，部分相同的材料可如用作本发 明饲料的谷类作物一样用于微纤维素的制备中。最合适地，上述谷类作物的秸杆被用在水 解的原料中。
[0041] 在水解的原料中，木质素含量优选为原料重量的〈5%，更优选为〈2重量％，最合适 为〈1重量％，而半纤维素含量优选为〈15重量％，更优选为〈10重量％。
[0042] 此方法提供具有窄的粒径分布的高质量微纤维素，其粒径分布可通过改变水解方 法的条件来控制，例如使用的酸的量和用于水解步骤的时间，如FI20105641中所述。
[0043] 根据本发明的另一实施方案，微纤维素的生产集成到纤维素生产工厂 (production plant)中，如FI20105642中所述，由此提供高纯度微纤维素的稳定供应。
[0044] 在畜牧业中，牲畜通常根据喂养计划进行喂养，所述喂养计划考虑到各种成分的 测量含量，例如饲料中的蛋白质，高能量成分，例如碳水化合物和矿物质，以及它们的消化 率。基于此信息，为不同类型的动物（用于不同的目的或在生长的不同阶段）提供单独的 喂养计划，其可在需要时容易地改变，以考虑到季节和动物生长的变化等。
[0045] 因此，根据本发明的一个实施方案，制备本发明的饲料的方法包括为特定类型的 动物或单个动物设计喂养计划的步骤，这考虑到该动物或动物组的目前能量需求。
[0046] 以下非限制性实施例仅意在说明本发明的实施方案获得的优点。 实施例
[0047] 使用FI20105642中所述的方法，通过将0-10重量％的根据FI20105641制备的微 晶纤维素（MCC)形式的微纤维素混合到常规谷类作物中，制备示例性的饲料组合物。计算 总碳水化合物含量，以及这些含量的相对增加量。组合物的含量在下面的表1中描述。
【权利要求】
1. 饲料，其含有至少一种类型的谷类作物，特征在于所述饲料进一步包含微纤维素。
2. 根据权利要求1的饲料，其中所述至少一种类型的谷类作物至少部分为谷物和秸杆 的形式，具有>2mm的长度。
3. 根据权利要求1或2的饲料，其中所述谷类作物至少部分被发酵为青贮饲料。
4. 根据任一前述权利要求的饲料，其中所述谷类作物选自玉米、小麦、大麦、高粱、草、 燕麦、苜蓿、莲、卷心菜、三叶草、小米和大豆，以及它们的杂种和混合物。
5. 根据任一前述权利要求的饲料，其包含具有> 97重量％的葡萄糖含量的微纤维素， 或具有> 70重量％的葡萄糖含量的含木质素的微纤维素。
6. 根据任一前述权利要求的饲料，其包含高达29重量％的微纤维素，优选高达20重 量％，更优选5-15重量％，最合适8-10重量％。
7. 根据任一前述权利要求的饲料，其中所述微纤维素具有8-100 μπι，优选10-60 μπι， 更优选15-30 μ m，最合适小于20 μ m的平均粒径。
8. 根据任一前述权利要求的饲料，其由至少一种类型的谷类作物和微纤维素组成。
9. 根据任一前述权利要求的饲料，其包含至少两种类型的谷类作物。
10. 制备根据权利要求1-9中任一项的饲料的方法，特征在于 -提供至少一种类型的谷类作物， -制备微纤维素，和 -将所述谷类作物与所述微纤维素混合。
11. 根据权利要求10的方法，其中所述微纤维素通过使纤维状纤维素材料在至少 140°C的温度下，以基于纤维素干重至少8%的稠度进行酸水解来制备，尤其是通过将纤维 状纤维素材料与酸接触，优选通过混合进行接触。
12. 根据权利要求10或11的方法，其中所述水解的原料是基于软木或硬木的材料，优 选其化学浆，或非木质的木质纤维素植物材料，优选选自棉、草、甘蔗渣、谷类作物的秸杆、 亚麻、大麻、剑麻、马尼拉麻或竹，最合适为谷类作物的秸杆。
13. 根据权利要求10至12中任一项的方法，其中加入所述微纤维素至含量高达饲料重 量的29%，优选高达20重量％，更优选5-15重量％，甚至更优选8-10重量％，并且最合适至基 于喂养计划确定的含量，所述喂养计划考虑到饲料中不同成分的测量含量、它们的消化率、 动物类型、季节和动物的生长阶段的变化。
【文档编号】A23K1/14GK104284599SQ201380012739
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年3月7日 优先权日:2012年3月7日
【发明者】K.范哈塔洛, O.达尔, K.帕维艾恩 申请人:阿尔托大学基金会