分析动物饲料的系统和方法
【专利说明】分析动物饲料的系统和方法 发明领域
[0001] 本发明涉及用于分析动物饲料的系统和方法。具体地讲，本公开涉及关于营养物 和能源代谢分析动物饲料的体外系统和方法。
[0002] 相关申请交叉引用 本申请作为PCT国际专利申请提交于2014年2月11日，并要求2013年3月15日提 交的美国专利申请系列号61/787, 842和2013年12月17日提交的美国专利申请系列号 14/109, 359的优先权，其公开内容全文通过引用结合到本文中。
[0003] 发明背景 大多数动物饲料以提供至少最少的营养需求供养它所喂养的动物作为主要目的。
[0004] 在过去20-50年内，已关于具体特征对家畜（例如，牛、猪、家禽、鱼等）作了挑选， 所述具体特征例如生长、瘦和代谢效率。因此，在过去50年内，已改变提供动物营养的方 法。不再喂给动物任何可能可用的粮草（forage)或其它材料。取代的是，关于总营养价值 和成本密切监测动物的饮食。往往，关于品质和性能特性监测正喂食特定饮食的动物，同时 调节饲料的营养成分以最大化饲料的营养价值和优化动物性能特性。
[0005] 存在关于营养物的水平分析饲料，并确定是否该饲料满足它所预期用于的动物的 能量和营养物需求的需要。优选分析方法高效、精确和成本有效。
[0006] 发明概述 本发明涉及用于分析动物饲料的系统和方法。具体地讲，本公开涉及关于营养物和能 源代谢分析动物饲料的体外系统和方法。
[0007] 例如，在一些实施方案中，本发明提供分析动物饲料的方法，所述方法包括：a)对 动物饲料样品进行体外消化，以产生经消化的动物饲料；b)用光谱法（例如，近红外光谱 法）分析经消化的动物饲料，以产生光谱数据；并且c)识别光谱数据中的峰，以确定动物饲 料的峰信息。在一些实施方案中，峰信息包括在体外消化后动物饲料残余组分的同一性和 量。在一些实施方案中，残余组分为磷、蛋白质、碳水化合物或总能量的一种或多种。在一 些实施方案中，动物饲料包含酶（例如，消化酶或涉及消化动物饲料的酶）。示例性酶包括 但不限于蛋白酶、真菌蛋白酶、纤维素酶、木聚糖酶、植酸酶、酸性磷酸酶、β-葡聚糖酶、果 胶酶或α-淀粉酶。在一些实施方案中，用识别确定酶对动物饲料的消化率和/或生物利 用率的影响。在一些实施方案中，识别包括使用计算机和计算机软件，其中软件利用以前产 生的峰信息确定特定峰的同一性和定量。
[0008] 本发明的其它实施方案提供系统，所述系统包括：a)用于对动物饲料样品进行体 外消化以产生经消化的动物饲料的体外消化装置；b)用于产生经消化的动物饲料的光谱 的光谱仪；和c)用于识别和定量光谱上峰的计算机和计算机软件。在一些实施方案中，计 算机软件确定所述酶对动物饲料消化率的影响。
[0009] 在本文中描述了另外的实施方案。
[0010] 附图描述 图1显示本公开的实施方案的方法的示意图。
[0011] 图2显示示例性NIR光谱。
[0012] 图3显示本公开的实施方案的示例性模型的精确度。
[0013] 定义 本文所用术语w/V(重量/重量）是指在重量基础上的组合物中指定物质的量。例如， 包含0. 02%w/w饮食饲料补充剂的动物饲料是指饮食饲料补充剂的质量为动物饲料总质量 的0. 02%(例如，在907, 200克动物饲料中200克本发明的饮食饲料补充剂组合物）。
[0014] 本文所用术语"海藻"或"藻类"是指能够在包含稀释、完全浓度或浓缩的海水的 培养基中培养的，或在海水中天然存在的并可通过培养或发酵方法繁殖的任何单或多细胞 生物体。
[0015] 本文所用术语"海藻粗粉"指海藻材料的制备物。
[0016] 本文所用术语"防腐剂"是指通过延迟或防止味道、气味、颜色、质感、外观、营养价 值或安全性变坏延长食品和非食品制品的储存期的剂。防腐剂不必提供导致部分或完全微 生物细胞破坏或失能的致死、不可逆作用。灭菌剂、消毒杀菌剂、消毒剂、杀孢子剂、杀病毒 剂和杀结核菌剂提供这种不可逆作用方式，有时称为"杀菌"作用。相比之下，防腐剂可提 供可逆的抑制或抑菌作用，因为如果去除防腐剂，靶微生物就可能恢复增殖。防腐剂和消毒 杀菌剂的本质差异主要涉及作用方式（防腐剂阻止微生物生长而不是杀死微生物）和暴露 时间（防腐剂作用几天至几月，而消毒杀菌剂作用最多几分钟）。
[0017] 本文所用术语"黑曲霉提取物"或"真菌提取物"或"黑曲 霉发酵提取物"或"真菌发酵提取物"是指真菌发酵的产物。在一些实施方案中，用于真菌 发酵的生物体为曲霉菌属。在一些实施方案中，真菌发酵的产物包含至少一种酶。在一些 实施方案中，酶活性包括蛋白酶活性。其它酶或非酶活性、性质或组分可存在于真菌发酵产 物中。这些活性、性质或组分包括但不限于纤维素降解活性、次生代谢物、抗生活性、促生长 活性或促进消化（特别在家畜种类的胃肠系统内）。
[0018] 本文所用术语"经纯化"或"纯化"是指从样品去除组分。例如，酵母细胞壁或酵 母细胞壁提取物通过去除非酵母细胞壁组分（例如，质膜和/或酵母胞内组分）来纯化，它 们也通过去除除酵母细胞壁以外的污染物或其它剂来纯化。去除非酵母细胞壁组分和/或 非酵母细胞壁污染物导致样品中酵母细胞壁或其组分的百分数增加。
[0019] 本文所用术语"体内"是指在活生物体内进行的，发生于生物有机体内的研究和/ 或试验。
[0020] 本文所用术语"体外"是指在活生物体外的人工环境，和在生物体内会正常发生但 被使得在人工环境中发生的生物过程或反应。体外环境可包括但不限于试管和细胞培养。
[0021] 本文所用术语"分析物"是指原子、分子、原子和/或分子组、物质或化学成分。分 析物本身（in and of itself)不能被测量，相反，可用分析方法确定分析物的方面或性质 (物理、化学、生物等），所述分析方法例如HPLC。例如，不能测量"椅子"（分析物-组件） 本身，但可测量椅子的高度、宽度等。
[0022] 本文所用术语"生物利用率"是指可被生物体利用或达到系统循环的分子或组分 的分数。在静脉内给予分子或组分时，其生物利用率为1〇〇%。然而，在通过其它途径（例 如，口腔）给予分子或组分时，其生物利用率减小（由于不完全吸收和首过代谢）。在营养 设定中，生物利用率指吸收和利用营养物的速率。例如，不同形式的相同营养物可具有不同 的生物利用率。
[0023] 本文所用术语"吸收"是指物质"吸入"或"吸取"另一种物质的过程。例如，"吸 收"可以指物质通过扩散或渗透吸收或同化进入细胞或跨过组织和器官的过程（例如，营养 物通过消化系统吸收或药物吸收进入血流）。
[0024] 本文所用术语"吸附"是指在材料被固体或液体（螯合剂和/或吸附剂）的表面 隔离和/或积累在其表面上（例如，从而形成分子或原子膜（被吸附物））时发生的过程。
[0025] 本文所用术语"消化"是指食物、饲料或其它有机化合物转化成可吸收形式，通过 加热和吸湿或化学作用软化、分解或破坏。
[0026] 本文所有"消化系统"是指其中消化可或确实发生的系统（包括胃肠系统）。
[0027] 本文所用术语"饲料"是指由动物消耗并且为动物食物贡献能量和/或营养物 的材料。饲料的实例包括但不限于全混合口粮（Total Mixed Ration) (TMR)、粮草、粒 料（pellet)、浓缩物、预混副产物、谷物、酒糟、糖楽；、纤维、草料（fodder)、草、干草、谷粒 (kernel)、叶、粗粉、可溶物和补充剂。
[0028] 本文所用术语"食品补充剂" "食物补充剂""食物补充剂组合物"等是指作为要用 作食物的一部分（例如，作为动物饲料的添加剂）的食物或营养补充剂而配制的食品。在 本文中描述示例性食物补充剂组合物。
[0029] 本文所用术语"ω-3脂肪酸"是指在从分子的甲基末端第3和第4个碳 原子之间的烃链中具有最后双键的多不饱和脂肪酸。ω-3脂肪酸的非限制实例包 括 5, 8, 11，14, 17-二十碳五烯酸（EPA)、4, 7, 10, 13, 16, 19-二十二碳六烯酸（DHA)和 7, 10, 13, 16, 19-二十二碳五烯酸（DPA)。
[0030] 本文所用术语"动物"指动物界的那些。这包括但不限于家畜、农畜、驯养动物、宠 物、海洋和淡水动物及野生动物。
[0031] 本文所用术语"毒性"指与在接触或给予毒素/毒物之前相同细胞或组织比较对 受试者、细胞或组织的任何不利、有损、有害或其它负作用。
[0032] 本文所用术语"酸"指可供给质子和/或接受电子的任何化合物。酸包括但不限 于盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、高氯酸、富马酸、马来酸、磷酸、乙醇酸、乳酸、水杨酸、琥珀酸、 甲苯-对磺酸、酒石酸、乙酸、柠檬酸、甲磺酸、乙磺酸、甲酸、苯甲酸、丙二酸、磺酸、萘-2-磺 酸、苯磺酸等。其它酸，如草酸，虽然本身非药学上可接受，但在得到本发明的化合物及其药 学上可接受的酸加成盐中可用于制备用作中间体的盐。
[0033] 本文所用术语"碱"指可接受质子和/或供给电子或氢氧根离子的任何化合物。碱 包括但不限于碱金属（例如，钠）氢氧化物、碱土金属（例如，镁）氢氧化物、氨和式NW/的 化合物，其中W为C 14烷基等。
[0034] 本文所用术语"盐"指可从无机或有机酸和碱衍生的化合物。盐的实例包括但不限 于乙酸盐、己二酸盐、藻酸盐、天冬氨酸盐、苯甲酸盐、苯磺酸盐、硫酸氢盐、丁酸盐、柠檬酸 盐、樟脑酸盐、樟脑磺酸盐、环戊烷丙酸盐、二葡糖酸盐、十二烷基硫酸盐、乙磺酸盐、富马酸 盐、flucoh印tanoate、甘油磷酸酯盐、半硫酸盐、庚酸盐、己酸盐、氯化物、溴化物、碘化物、 2-羟基乙磺酸盐、乳酸盐、马来酸盐、甲磺酸盐、2-萘磺酸盐、烟酸盐、草酸盐、palmoate、果 胶酸盐、过硫酸盐、苯基丙酸盐、苦味酸盐、新戊酸盐、丙酸盐、琥珀酸盐、酒石酸盐、硫氰酸 盐、甲苯磺酸盐、十一烷酸盐等。盐的其它实例包括与适合阳离子化合的本发明的化合物的 阴离子，这些阳离子如Na+、NH4+和NW 4+(其中W为C1 4烷基）等。
[0035] 本文所用术语"除泡剂"是指用于防止泡沫形成或者加入以破坏已形成泡沫的添 加剂。"除泡剂"也称为"防泡剂"或"消泡剂"，是指减小由于充气或搅拌在发酵器中的溶 液或培养基或乳液或肉汤的表面张力从而抑制或减轻泡沫形成的添加剂。常用剂为不溶性 油、二甲基聚硅氧烷和其它聚硅氧烷、某些醇（例如，十八烷基正癸醇、octal decanol)、磺 酸盐、硬脂酸盐和二醇。
[0036] 本文所用术语"细胞"是指可作为有功能的独立生命单位（例如，在单细胞生物体 的情况下，例如，酵母）或作为朝向作为整体的生物体的原因而特异化以实现特定功能的 多细胞生物体中（例如，在植物和动物中）的亚单位存在的自主自我复制单位。有两种不 同类型细胞：原核细胞和真核细胞。
[0037] 本文所用术语"真核生物"是指其细胞组织成在膜内包围的复杂结构的生物体。 "真核生物"可区别于"原核生物"。术语"原核生物"指没有细胞核或其它膜约束的细胞器 的生物体。术语"真核生物"指具有显示真核生物典型特征的细胞的所有生物体，例如，存 在由核膜约束的真核，其内存在染色体，存在膜约束的细胞器和在真核生物体中通常观察 到的其它特征。因此，该术语包括但不限于诸如真菌、原生动物和动物等生物体。
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