CN118042936A - 组合物和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明总体上涉及用于减少动物体内的甲烷产生的组合物和方法,特别地,通过控制消化道中的氧化还原电位来实现。
Description
技术领域
本发明涉及用于减少动物体内的温室气体产生的组合物和方法。具体地,本发明总体上涉及通过控制动物消化道中的氧化还原电位来减少动物体内的甲烷产生的新方法,以及可用于此类方法的包含氧化剂的组合物。
背景技术
在农业产业中,人们非常关注由于饲养动物(例如,反刍动物,并且具体地是用于牛肉和乳制品产业的牛)而引起的温室气体(具体地是甲烷)的大量产生。驻留在这些动物的瘤胃中的产甲烷菌,如产甲烷微生物(例如,产甲烷古细菌)通过分解摄入食物产生甲烷。根据2006年联合国粮农组织(2006United Nations'Food and AgriculturalOrganization)的一份报告显示,畜牧业(其中很大一部分是牛)产生的温室气体排放量(如以CO2当量测量)比运输业的温室气体排放量多18%。
因此,需要降低农业产业的碳足迹。
虽然组合物和其在减少动物体内的甲烷产生的方法中的用途在本领域中是已知的,例如在WO 2020/074672中,但是这些努力集中在不同的组合物和不同的方法上,例如涉及碘化物。一些先前的努力还集中在激进的方法上,例如动物去势(defaunation)和/或高浓度的过氧化物和/或碘化物,从而有时会产生或依赖于反应性物种。然而,动物去势方法可能对消化率产生不利的负面影响(并且可能对动物表现和饲料效率产生负面影响)。仍然需要用于减少动物体内的温室气体产生的新组合物和新方法。
此外,通常在农业产业中,如果污染物和禁用物质的残留物不存在于预定用于人类食物链的动物产品中或以不会对消费者健康产生不利影响的水平存在,则是有利的。这包括源自主要食物物种(例如,牛科动物、绵羊/山羊、猪和家禽)的肉、肉产品、奶。例如,在如有机氯化合物、溴仿和有机磷化合物等化学残留物的情况下,只有在可食用产品中此类污染物的残留水平低于可能对消费者造成健康风险的水平,动物才适用于食品生产。因此,肉和乳制品中的最大残留限量/水平(MRL)由监管机构例如根据EU法律(例如,指令96/23/EC)针对各种污染物来定义。
例如,在动物饲料中使用海藻或海藻提取物来减少甲烷排放的问题之一是存在有毒的溴仿残留物。海藻或植物提取物中的其它成分也可能对预定用于人类食物链的动物产品的食品价值或可接受性产生负面影响。
虽然一些食品成分不具有MRL,但是仍然予以考虑。例如,虽然碘是人类必需的营养素,但是有一些证据表明过量食用碘可能会对健康产生负面影响。因此,已经指定了针对碘的每日膳食摄入指南。对于预定用于人类食物链的动物产品,不具有提高的碘水平的是更加有利的,因为具有提高的碘水平的产品会导致食用正常量的产品将超过每日摄入指南。仍然需要用于减少动物体内的温室气体产生的允许此类成分不存在的新组合物和新方法。
定义
术语“包含(comprising)”涵盖“包括(including)”以及“由…组成(consisting)”,例如“包含”X的组合物可以仅由X组成或可以包括另外的物质,例如,X+Y。本文中所使用的术语“包含”还涵盖“基本上由…组成(consisting essentially of)”,例如“包含”X的组合物可以由X和不会实质性影响组合物的必要特性的任何其它组分组成。可替代地或另外,“基本上由…组成”可以指例如构成组分的95%或更多。
术语“ORP”意指可以通过常规手段(例如,使用ORP计)测量的氧化还原电位。关于动物中的说明性测定方法,参见下文。
术语“产甲烷作用(methanogenesis)”和“甲烷产生(methane production)”是可互换地使用的,并且在本发明上下文中两者都是指生物产生甲烷(CH4),例如通过微生物,例如古细菌或其它生物体。术语“产甲烷菌(methanogen)”是指产生甲烷(CH4)的生物体(例如,微生物,如产甲烷古细菌(methanogenic archaea))。
术语“…源(source of)”可以指直接或间接地提供/释放化学实体(例如,离子或分子,如过氧化物)的物质或组合物,例如通过化学或物理解离、溶解和/或化学或生物化学分解(例如,在动物的消化道中,如在反刍动物的瘤胃中)。例如,过氧化氢、尿素过氧化氢复合物、过氧化镁、过氧化钙以及其组合都是氧气源并且具体地是过氧化物源。术语“…源”还可以涵盖物质本身,例如“X源”可以是“X”本身。
术语“活性成分”是指主要负责生物效应(例如,甲烷还原)的组分。其通常不包括不具有甲烷还原效应(至少作为其主要功能)的赋形剂、填料、食品等。
术语“碘化物”可以指碘离子(Iˉ)并且还可以指碘离子源,例如碘化物盐(例如,KI)。
术语“动物去势(defaunation)”是指生态系统中种群的减少或动物区系的消除,例如种群的大量减少或存在于动物的胃(例如,瘤胃)中的微生物(例如,原生动物)的消除。这通常是指种群的大量减少而不是次要于另一种效应的少量减少。
术语“消化率”意指(例如,按重量计)摄入动物消化道中的被吸收到体内的食物的比例。消化率可以通过常规手段来测量。例如,消化率可以根据动物摄入的食物与未被代谢和/或吸收的排泄出的残留食物的重量差来计算。
术语“氧化剂”可以指增加ORP的任何物质(例如,任何化合物、组合物或生物系统)。各种氧化剂在本领域中是已知的。
术语“氧气源”是指例如通过分解溶液中的过氧化物或过氧根离子而释放氧气的化合物或组合物。氧气从过氧化物或过氧化物源的释放可以任选地由生物体(例如,酵母)、酶(例如,过氧化物酶(peroxidase)或过氧化氢酶(catalase))或金属(例如,铁)催化。各种氧气源在本领域中是已知的。
术语“过氧化物”可以指“过氧根离子”(O2 2-)并且还可以指过氧根离子源(例如,过氧化氢、尿素过氧化氢复合物、过氧化镁、过氧化钙、过碳酸钠、过氧化钠、过氧化锂以及其组合)。
术语“硝酸盐”可以指硝酸根离子(NO3ˉ)并且还可以指硝酸根离子源,例如硝酸盐(例如,NaNO3)。
在本发明的上下文中,术语“消化道”通常是指大多数甲烷产生发生的消化道的单一组件。这通常是胃(例如,反刍动物的瘤胃),但是在一些动物中可以是大肠。这可以是消化道的第一室。在本发明的上下文中,术语“消化道”(以及“胃”和“瘤胃”)通常不包括口腔或食管。例如,当讨论ORP的增加时,这可能仅涉及对胃和/或大肠和/或小肠的影响。贯穿本说明书,优选的实施方式是所描述的方法和组合物,其中术语“消化道”被“胃”替代或被术语“瘤胃”替代。在用于非反刍动物的一些实施方式中,所述方法如本文所述,除了“胃”被“大肠”替代之外。在最优选的实施方式中,本发明适于用于反刍动物的瘤胃。
术语“提高ORP”和“增加ORP”可互换地使用,并且意指将ORP提高至比以前更具氧化性。正常水平可以例如在施用本发明的组合物之前在系统中(例如,在动物的消化道中)或在不存在本发明的组合物的情况下在参考系统中测量。增加ORP可能意味着使Eh增加至相对于正常值更正的值。本文中描述了另外的目标增加。
术语“Cmax”是指通常在本发明的上下文中,在动物的消化道中或在消化道的特定部分(例如,反刍动物的瘤胃或瘤胃的特定部分)中获得的物质、化合物、离子等的最大(或峰值)浓度,并且可以测量来自身体的该部分的任何液体(例如,瘤胃液)的Cmax。
术语“不降低消化率”可以指消化率不降低,但也可以涵盖消化率的轻微降低,例如,没有显著降低消化率。
通常,贯穿本申请,术语“基本上”可以指偏差不超过约25%;优选地不超过约20%;优选地不超过约15%;优选地不超过约10%;最优选地不超过约5%。例如,术语“基本上”可以指与具体值的偏差不超过约15%。
通常,术语“约”可以指偏差不超过25%;优选地不超过20%;优选地不超过15%;优选地不超过10%;最优选地不超过5%。例如,术语“约”可以指与具体值的偏差不超过15%。
“施用”通常是口服的,并且包括饲喂动物、动物自行饲喂,并且在一些实施例中施用特定剂型,例如,丸剂(bolus)。
附图说明
图1示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的气体产生尤其是甲烷产生的影响。
图2示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的甲烷产生量的影响。
图3示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中产生的气体总体积的影响。
图4示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中每日产生的甲烷量的影响。
图5示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中产生的氨量的影响。
图6示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的瘤胃液酸度的影响。
图7示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的干物质消化率的影响。
图8示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的基于草料的饲料的干物质消化率的影响。
图9示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的饲料组合物的干物质消化率的影响。
图10示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的饲料组合物和基于草料的饲料的平均干物质消化率的影响。
图11示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的气体产生尤其是甲烷产生的影响。
图12示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的甲烷产生量的影响。
图13示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中产生的气体总体积的影响。
图14示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中每日产生的甲烷量的影响。
图15示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的瘤胃液酸度的影响。
图16示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的干物质消化率的影响。
图17示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的基于草料的饲料的干物质消化率的影响。
图18示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的饲料组合物的干物质消化率的影响。
图19示出了不同组合物对模拟瘤胃模型中的饲料组合物和基于草料的饲料的平均干物质消化率的影响。
图20示出了对照组、低剂量CaO2组和高剂量CaO2组中的奶牛瘤胃中体内ORP水平随时间的变化。
图21示出了所研究牛的测得的瘤胃ORP水平在0至50小时之间随时间的变化。
图22示出了所研究牛的测得的瘤胃ORP水平在50至100小时之间随时间的变化。
图23示出了不同氧化剂随时间对ORP的影响。
这些附图在本申请的讨论相关实验细节和结果的实施例中更详细地描述。
发明内容
诸位发明人已经发现了降低甲烷产生同时基本上不对动物的消化率产生负面影响的新组合物和新方法。具体地,在不对消化道(例如,瘤胃)进行显著动物去势的情况下,新组合物和新方法减少甲烷产生。一些原生动物携带产甲烷古细菌作为内共生体,并且一些甲烷由这些古细菌产生。动物去势可以减少原生动物的种群。然而,令人惊讶地发现,尽管已知原生动物消耗氧气,但是增加氧气供应和ORP可能会降低甲烷产生。本发明的组合物和方法还可以通过抑制产甲烷作用并且使动物而不是消化道中的产甲烷菌可以利用更多的摄入食物来改进动物中的饲料效率。
一方面,本发明涉及一种通过增加动物的胃中的氧化还原电位来减少所述动物体内的甲烷产生的方法,所述方法包括将包含氧化剂的组合物口服施用于所述动物。诸位发明人已经发现将氧化还原电位(ORP)维持在有利的范围内成为一种全新的且令人惊讶地有效的用于减少甲烷产生而不会对消化功能产生负面影响的方法。先前的努力集中在激进的方法上,例如动物去势和/或高浓度的过氧化物,或产生反应性物种,而无意控制ORP。
在另外的方面,本发明涉及一种减少动物体内的甲烷产生同时增加所述动物体内的氨产生的方法,所述方法包括将包含氧化剂的组合物口服施用于所述动物,其中所述氧化剂包括尿素过氧化氢复合物。令人惊讶地发现,所述方法在减少反刍动物体内甲烷产生的同时还促进了氨产生。具体地,诸位发明人已经观察到氧化剂尿素过氧化氢复合物(UHP)在减少动物体内的甲烷产生同时还增加动物体内的氨产生方面特别有效。
在另外的方面,本发明涉及一种减少动物体内的甲烷产生的方法,所述方法包括将包含氧化剂的组合物口服施用于所述动物,其中所述组合物是以使所述动物的所述胃的所述氧化还原电位增加至少+100mV持续至少1小时的剂量施用于所述动物的。诸位发明人已经发现,这些剂量对于本发明的方法特别有效或最佳(例如,减少反刍动物体内的甲烷产生),这些剂量可以减少甲烷产生而不会对消化率产生负面影响。
在另外的方面,本发明涉及一种用于口服施用于动物的呈丸剂(bolus)形式的组合物,所述组合物包含:(i)氧化剂;(ii)赋形剂;以及(iii)包衣。诸位发明人已经令人惊讶地发现,这些组合物可以定期口服施用以实现期望的动物体内的甲烷产生的减少(例如,反刍动物体内的甲烷产生的持续减少,持续一段时间)。
在另外的方面,本发明涉及一种呈小丸(pellet)形式的组合物,所述组合物包含:(i)尿素过氧化氢复合物或过氧化镁或其组合;(ii)食物组分;以及(iii)包衣。诸位发明人已经发现,包衣可以保护活性成分在使用前免受环境因素影响和/或在口服施用期间保护活性成分免受唾液影响,并且可以持续释放氧化剂。
具体实施方式
本申请已经撰写成章节。然而,各章节不应被孤立地阅读。除非另外说明,否则每个章节将与其它章节组合地阅读,即,将整个申请视为整体。这意味着例如在“组合物”章节中描述的所有组合物旨在与“方法”章节组合地阅读(即,优选的组合物适用于所述方法,并且优选的方法使用本文所述的组合物)。即使当取自说明书的不同部分时,也可以组合各种任选的和优选的特征。同样地,可以组合所有“方面”和“实施方式”。除非明确说明,否则不打算分离实施方式。
本发明总体上提高了一种提高ORP的方法。具体地,本发明的方法可以包括提高动物的消化道中(例如,胃中,例如,反刍动物的瘤胃中)的ORP。这通常使用氧化剂来实现。例如,本发明提供了一种增加消化道中的氧气供应以增加ORP并实现期望ORP范围的方法。本发明的方法减少了动物体内的甲烷产生。
本发明的方法通常可以涉及抑制存在于动物(例如,反刍动物)的消化道中的产甲烷菌并且具体地抑制产甲烷菌(例如,存在于反刍动物的瘤胃中的产甲烷菌)的产甲烷活性(即,甲烷产生)。不希望受理论束缚,提高动物的消化道中的ORP,具体地将ORP提高至期望范围内,可以抑制产甲烷菌(即,可以抑制微生物的产甲烷活性),例如通过不利于产甲烷代谢途径。在一些实施方式中,产甲烷菌是产甲烷古细菌。
本发明的方法通常是非治疗性的。因此,所述方法主要不是针对疾病的预防性或治疗性治疗(尽管本发明不排除与减少甲烷产生的期望效应共存的有益的健康效应)。
ORP水平:
产甲烷作用通常需要约-200mV或更低的ORP或氧化还原。瘤胃中的正常平均ORP远低于约-100mV,例如在奶牛中,平均瘤胃ORP可以为约-200mV,并且因此发生产甲烷作用,特别是当存在降至较低ORP的瞬时波动时,例如在进食之后的时段中。本发明的方法可以增加平均ORP并且因此降低达到ORP的产甲烷水平的波动频率(并且因此降低产甲烷作用)。本发明的方法还可以减少在进食之后的时段中产甲烷水平的波动。
增加ORP通常是指使平均ORP增加至高于天然存在的水平(例如,在反刍动物中高于约-200mV)。令人期望地,该增加不宜太高,否则会对消化率产生负面影响。例如,可能期望避免相对于基线高于阈值约+500mV的持续(例如,持续至少1小时)增加。然而,可以容忍高于此阈值的瞬时增加。
瞬时增加仅持续短时间段,例如少于约1小时;优选地少于约30分钟;优选地少于约15分钟。
本发明可以将ORP提高至高于基线至少约+10mV;至少约+50mV;至少约+100mV;至少约+150mV;至少约+200mV;至少约+250mV;和/或至少约+300mV。例如,本发明可以将动物的消化道(例如,反刍动物的瘤胃)中的ORP提高至少约+100mV(例如,从基线处的约-200mV至施用后的约-100mV)。
在一些实施方式中,本发明将ORP提高至动物的消化道(例如,反刍动物的瘤胃)中的特定电位以上。具体地,本发明可以使ORP增加至至少约-200mV;至少约-150mV;至少约-100mV;至少约-50mV;至少约0mV;至少约50mV;和/或至少约100mV。例如,本发明可以优选地将动物的消化道(例如,反刍动物的瘤胃)中的ORP增加至至少约-100mV。
在优选的实施方式中,本发明通过在持续时段内使ORP增加至具体期望范围内来控制消化道中的ORP。具体地,本发明可以使消化道中的平均ORP增加至约-200mV至约+250mV的范围持续一段时间;优选地约-200mV至约+200mV;优选地约-200mV至约+150mV;优选地约-150mV至约+150mV;优选地约-100mV至约+150mV;优选地约-100mV至约+100mV;优选地约-100mV至约+50mV;优选地约-100mV至约0mV。例如,本发明可以优选地通过使ORP增加至约-100mV至约+150mV的范围持续一段时间来控制消化道中的ORP。该时间段在本文的其它地方进行了描述,并且通常是持续的,例如该时间段可以持续若干小时、数天或甚至数周。
在另外优选的实施方式中,本发明可以使消化道中的平均ORP增加至不高于0mV的范围。例如,在一些实施方式中,本发明使消化道中的平均ORP增加至约-300mV至约0mV的范围持续一段时间;优选地约-250mV至约0mV;优选地约-200mV至约0mV;优选地约-150mV至约0mV;优选地约-100mV至约0mV;优选地约-50mV至约0mV;优选地约-100mV至约+50mV;优选地约-100mV至约0mV。在一些实施方式中,本发明使消化道中的平均ORP增加至约-300mV至约-50mV的范围持续一段时间;优选地约-250mV至约-50mV;优选地约-200mV至约-50mV;优选地约-150mV至约-50mV;优选地约-100mV至约-50mV;优选地约-50mV至约-50mV;优选地约-100mV至约+50mV;优选地约-100mV至约-50mV。在一些实施方式中,本发明使消化道中的平均ORP增加至约-300mV至约-100mV的范围持续一段时间;优选地约-250mV至约-100mV;优选地约-200mV至约-100mV;优选地约-150mV至约-100mV。作为实例,本发明可以使消化道中的平均ORP增加至约-200mV至约-100mV的范围持续至少1小时。该时间段在本文的其它地方进行了描述,并且通常是持续的,例如该时间段可以持续若干小时、数天或甚至数周。
在一些实施方式中,反刍动物的瘤胃中的平均ORP或基线ORP可以为约-500mV至约-200mV。例如,奶牛或肉牛的瘤胃中的平均ORP或基线ORP可以为约-500mV至约-200mV。然而,在一些实施方式中,平均ORP或基线ORP可以根据例如反刍动物的特定物种和/或品种和/或反刍动物的饮食而变化。瘤胃中的ORP可以通过常规手段(例如,使用ORP计)来测量。关于动物中的说明性测定方法,参见下文。
用途中的ORP特征曲线:
本发明的方法和组合物总体上能够提高消化道中的ORP持续一段时间。例如,该时段可以为至少约1小时;优选地至少约2小时;优选地至少约3小时;优选地至少约4小时;优选地至少约5小时;优选地至少约6小时;优选地至少约12小时。例如,该时段可以为至少约1小时。在一些实施方式中,该时间段甚至更长,例如至少约1天;至少约1周;至少约2周;或至少约1个月。例如,该时段可以为至少约1周。较长时段特别适用于使用经包衣的组合物或丸剂组合物。较长时段可以例如具有避免需要每日饲喂的优点。
通常有利的是增加ORP持续至少约2小时,特别是当组合物与食物同时给予时,因为这可能与在一天中产甲烷作用最高的时段(即,在饲喂后2小时内)相一致。
在一些实施方式中,本发明维持动物的消化道(例如,反刍动物的瘤胃)中的期望ORP范围,持续一段持续时段(例如,持续至少约1小时,优选地至少约2小时)。具体地,本发明可以将ORP维持在以下范围内:约-200mV至约+300mV;约-200mV至约+250mV;约-200mV至约+200mV;约-200mV至约+150mV;约-150mV至约+150mV;约-100mV至约+150mV;约-100mV至约+50mV;和/或约-100mV至约0mV;优选地约-100mV至约+150mV。例如,本发明可以将动物的消化道(例如,反刍动物的瘤胃)中的ORP范围维持在约-100mV至约+150mV的范围内持续一段持续时段(例如,持续至少1小时)。
ORP可以在最大ORP+/-约100mV的窗口内持续一段时间,例如,持续至少约1小时。
动物的消化道中的ORP在施用后通常会提高,持续一段时间。通常,ORP提高至少+100mV。这通常持续至少约1小时,优选地持续至少约2小时,优选地持续至少约3小时。例如,ORP可以提高至少约+100mV,持续至少约2小时。ORP可以在消化道的特定组件,例如消化道的主要胃组件(例如,反刍动物的瘤胃)中提高。该增加可以在单个时间点或在一段时间内来测量,例如取平均值。该增加可以通过常规手段(例如,通过在实施例3中描述的方法)来测量。
在一些实施方式中,本发明提供了动物的消化道中的优选的ORP特征曲线。本发明可以使ORP增加约+50mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP可以在至少约1小时的初始时段内保持提高约+50mV;优选地,本发明使ORP增加约+100mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约1小时的初始时段内保持提高约+100mV;优选地,本发明使ORP增加约+150mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少1小时的初始时段内保持提高约+150mV;优选地,本发明使ORP增加约+200mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约1小时的初始时段内保持提高约+200mV;优选地,本发明使ORP增加约+250mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约1小时的初始时段内保持提高约+250mV;优选地,本发明使ORP增加约+300mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约1小时的初始时段内保持提高约+300mV;优选地,本发明使ORP增加约+350mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约1小时的初始时段内保持提高约+350mV。例如,本发明可以使ORP(例如,反刍动物的瘤胃中的ORP)增加约+100mV(从初始ORP至峰值ORP),并且ORP可以在至少约1小时的初始时段内保持提高约+100mV。
在一些实施方式中,本发明提供了动物的消化道中的适用于减少甲烷产生的ORP特征曲线。本发明可以使ORP增加约+50mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP可以在至少约2小时的初始时段内保持提高约+50mV;优选地,本发明使ORP增加约+100mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约2小时的初始时段内保持提高约+100mV;优选地,本发明使ORP增加约+150mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约2小时的初始时段内保持提高约+150mV;优选地,本发明使ORP增加约+200mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约2小时的初始时段内保持提高约+200mV;优选地,本发明使ORP增加约+250mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约2小时的初始时段内保持提高约+250mV;优选地,本发明使ORP增加约+300mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约2小时的初始时段内保持提高约+300mV;优选地,本发明使ORP增加约+350mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约2小时的初始时段内保持提高约+350mV。例如,本发明可以使ORP(例如,反刍动物的瘤胃中的ORP)增加约+100mV(从初始ORP至峰值ORP),并且ORP可以在至少约2小时的初始时段内保持提高约+100mV。
在一些实施方式中,本发明提供了动物的消化道中的优选的ORP特征曲线。本发明可以使ORP增加约+50mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP可以在至少约3小时的初始时段内保持提高约+50mV;优选地,本发明使ORP增加约+100mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约3小时的初始时段内保持提高约+100mV;优选地,本发明使ORP增加约+150mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约3小时的初始时段内保持提高约+150mV;优选地,本发明使ORP增加约+200mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约3小时的初始时段内保持提高约+200mV;优选地,本发明使ORP增加约+250mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约3小时的初始时段内保持提高约+250mV;优选地,本发明使ORP增加约+300mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约3小时的初始时段内保持提高约+300mV;优选地,本发明使ORP增加约+350mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约3小时的初始时段内保持提高约+350mV。例如,本发明可以使ORP(例如,反刍动物的瘤胃中的ORP)增加约+100mV(从初始ORP至峰值ORP),并且ORP可以在至少约3小时的初始时段内保持提高约+100mV。
在一些实施方式中,ORP的增加不是过度的。由于若干原因,避免ORP过度增加可能有利的,例如减少动物去势效应和减少含氧环境(在所述含氧环境中可以形成其它气体,例如CO2)。
例如,可以避免ORP的增加超过约+500mV(例如,与平均基线ORP相比,峰值ORP)。可替代地,可以避免ORP的增加超过约+400mV。可替代地,可以避免ORP的增加超过约+300mV。可替代地,可以避免ORP的增加超过约+200mV。可替代地,可以避免ORP的增加超过约+150mV。在一些实施方式中,高于这些阈值的任何增加都仅是瞬时的。
可替代地或另外,ORP曲线随时间推移的梯度(“dORP/dT”)在施用后的时段内可能不陡峭。例如,dORP/dT在施用后约1小时内可能低于约+500毫伏/小时。
可以通过氧化剂的性质来避免ORP的过度增加,所述氧化剂通常以受控的方式提供氧化。可替代地或另外,氧化剂从组合物的缓慢释放可以通过制剂实现,例如使用经包衣的组合物,由此包衣相对于未包衣的组合物减缓释放。
在优选的实施方式中,本发明在一段时间内在消化道(例如,反刍动物的瘤胃)中不产生含氧环境(例如,ORP为约0mV或更正的环境)。然而,在一些实施方式中,可以容忍瞬时含氧环境。因此,在一些实施方式中,本发明可以避免持续ORP增加至高于约+300mV的平均值(例如,持续至少1小时);优选地,可以避免持续ORP增加至高于约+200mV的平均值;优选地,可以避免持续ORP增加至高于约+150mV的平均值;优选地,可以避免持续ORP增加至高于约+100mV的平均值;优选地,可以避免持续ORP增加至高于约+50mV的平均值;优选地,可以避免持续ORP增加至高于约0mV的平均值。例如,可以避免ORP持续(例如,至少1小时)增加至高于约0mV的平均值。
在一些实施方式中,所述方法避免了在施用组合物之后过氧根离子的高峰值浓度。例如,在施用组合物之后,消化道中的过氧化物的Cmax可能低于约10mM。这可以通过施用包含包衣的组合物来实现。此类组合物可能使过氧根离子在一段时间内受控增加。这可以有利地允许任何释放的过氧化物(或其它氧化剂)以与其释放类似的速率被消耗。这种作用可以延长并允许动物体内的甲烷产生的持续减少,而不会对消化率产生负面影响。
动物体内的ORP测量可以通过使用以丸剂(bolus)形式保护的遥控ORP电极方便地进行,所述丸剂通过口服施用被添加到瘤胃中,所述口服施用可以将数据传输到远程数据记录器。例如,实施例3提供了可以使用的示例性测定。
可替代地,ORP可以通过以下来测量:使用常规口腔真空取样器经由口腔采集胃液(例如,瘤胃液)样品并且然后用常规ORP探针和计测量ORP。
可替代地,可以通过瘘管将ORP计和探针直接插入到胃(例如,瘤胃)中。
可以相应地调整组合物的剂量,直到实现特定的ORP变化(例如,瘤胃ORP增加+100mV)。
ORP的引用数字和限值通常参考体外模型(如实施例1的RUSITEC系统)中的数字(甚至声明是在动物体内实现的ORP)。例如,如果在RUSITEC模型中观察到约+100mV的增加,则可以说据说在动物的瘤胃中提供约+100mV的ORP增加的方法满足此要求。对于除了牛之外的动物,可以相应地调整模型,例如可以调整温度、唾液和消化物来模拟其它动物的消化道。另外或可替代地,复制猪或其它单胃动物的大肠内容物的常规生物反应器在本领域中是已知的。可替代地,数值测量可以指来自体内研究的平均值,再次取自一组动物(例如,8只动物)的平均值,从而以常规方式降低对象之间的变异性。
用途中的ORP特征曲线的任选阶段
在一些实施方式中,当将本发明的组合物施用于反刍动物时,瘤胃中的ORP特征曲线包括两个阶段:第一阶段(“校正阶段”)和第二阶段(“维持阶段”)。
在校正阶段中,在施用本发明的组合物后,ORP可能有所增加。在此阶段期间,在施用之间可能存在暂时性时段,其中ORP低于基线值(例如,如在未处理的对照反刍动物中测量的,例如在肉牛中约-500mV至约-200mV,特别是约-425mV),例如,这可能发生在将本发明的组合物施用于反刍动物之间的间隔中(例如,在将本发明的组合物饲喂给反刍动物之间的间隔中)。
在维持阶段(其可以紧接着校正阶段)中,ORP可以在施用之间不再基本上下降至低于基线值(例如,ORP不会低于基线值超过约100mV)。
ORP基线值可以根据例如反刍动物的特定物种和/或品种和/或反刍动物的饮食而变化。瘤胃中的ORP可以通过常规手段(例如,使用ORP计)来测量。关于动物中的说明性测定方法,参见下文。
虽然可以观察到ORP(例如,在校正阶段中)暂时性下降至低于基线,但是本发明仍然在施用后从一开始就提供ORP的增加,并且任何暂时性下降都可以随着时间和重复的饲喂周期(例如,在维持阶段中)而减少或完全停止。本发明提供了ORP的总体增加,达到实现产甲烷活性降低的程度。
在一些实施方式中,贯穿本说明书其它地方所描述的对ORP的影响可以在校正阶段中实现。在一些优选的实施方式中,贯穿本说明书其它地方所描述的对ORP的影响可以在维持阶段中实现。在一些优选的实施方式中,贯穿本说明书其它地方所描述的对ORP的影响可以在校正阶段和维持阶段两者中实现。
在一些优选的实施方式中,当以基本上规律的间隔将组合物施用于反刍动物时,校正阶段从将本发明的组合物第一次施用于反刍动物起持续少于约350小时。更优选地,校正阶段从将本发明的组合物第一次施用于反刍动物起持续少于约300小时。在特别优选的实施方式中,校正阶段从将本发明的组合物第一次施用于反刍动物起持续少于约275小时。最优选地,校正阶段从将本发明的组合物第一次施用于反刍动物起持续少于约250小时。这可以例如在本发明的组合物以约每24小时一次的频率施用的情况下实现。
在一些优选的实施方式中,当以基本上规律的间隔将组合物施用于反刍动物时,校正阶段的持续时间可能不会长于从将本发明的组合物第一次施用于反刍动物直到将本发明的组合物第14次施用于所述反刍动物(例如,不长于14天)。更优选地,校正阶段的持续时间可能不会长于从将本发明的组合物第一次施用于反刍动物直到将本发明的组合物第12次施用于所述反刍动物(例如,不长于12天)。最优选地,校正阶段的持续时间可能不会长于从将本发明的组合物第一次施用于反刍动物直到将本发明的组合物第10次施用于所述反刍动物(例如,不长于10天)。
在优选的实施方式中,维持阶段之后是校正阶段(如上所述)。优选地,在维持阶段期间,经处理的反刍动物的瘤胃中的ORP不会下降至低于基线值(如在未处理的对照动物中测量的,例如在肉牛中约-500mV至约-200mV,特别是约-425mV)超过约150mV。更优选地,经处理的动物的瘤胃中的ORP不会下降至低于基线值(如在未处理的对照动物中测量的,例如在肉牛中约-500mV至约-200mV,特别是约-425mV)超过约100mV。更优选地,经处理的动物的瘤胃中的ORP不会下降至低于基线值(如在未处理的对照动物中测量的,例如在肉牛中约-500mV至约-200mV,特别是约-425mV)超过约50mV。最优选地,经处理的动物的瘤胃中的ORP基本上不会下降至低于基线值(如在未处理的对照动物中测量的,例如在肉牛中约-500mV至约-200mV,特别是约-425mV)。然而,在一些实施方式中,在维持阶段期间,还可以容忍低于基线的超过上述优选的容许偏差(例如,约100mV)的瞬时下降(例如,持续少于一小时的时段)。在维持阶段和校正阶段的上下文中,“不会下降至低于基线值超过X mV”通常意味着ORP不会变得比基线值更负超过X mV。
甲烷减少:
本发明提供了减少动物体内的甲烷产生的方法。在优选的实施方式中,本发明的方法使由动物产生的甲烷的体积减少至少约5%;更优选地至少约10%;更优选地至少约15%;更优选地至少约20%;更优选地至少约25%;更优选地至少约30%;更优选地至少约35%;更优选地至少约40%;更优选地至少约45%;更优选地至少约50%;更优选地至少约55%。例如,该减少可以为至少约40%。
氨产生:
一方面,本发明提供了一种增加动物体内的氨产生的方法。增加氨产生的此类方法通常采用含尿素(urea-containing)的氧化剂。
本发明提供了一种减少动物体内的甲烷产生同时增加所述动物体内的氨产生的方法,所述方法包括将包含氧化剂的组合物口服施用于所述动物,其中所述氧化剂包括尿素过氧化氢复合物。
在优选的实施方式中,本发明的方法使动物体内的氨产生增加至少约5%;更优选地至少约10%;更优选地至少约15%;更优选地至少约20%;更优选地至少约25%;更优选地至少约30%;更优选地至少约35%;更优选地至少约40%;更优选地至少约45%;更优选地至少约50%;更优选地至少约约55%;更优选地至少约60%;更优选地至少约65%;更优选地至少约70%;更优选地至少约75%;更优选地至少约80%;更优选地至少约85%;更优选地至少约90%;更优选地至少约95%;更优选地至少约100%。例如,该增加可以为至少约40%。
在优选的实施方式中,本发明的方法减少了反刍动物体内的甲烷产生并且还增加了动物体内的氨产生。
施用:
本发明的方法通常包括口服施用组合物。组合物可以与食物一起作为动物饮食的补充剂(例如,作为饲料添加剂)施用或以丸剂(bolus)形式施用,由此将组合物与食物分开施用于动物;或组合物本身可以是动物食品。
当组合物是丸剂时,本发明的方法包括口服施用组合物的步骤。当组合物是食品添加剂时,本发明的方法包括以下步骤:(i)将组合物添加到食物中;以及(ii)口服施用所述食物。
当组合物呈动物饲料的形式时,在本发明的方法中的施用包括饲喂动物的步骤(其涵盖任何正常的饲喂技术,如允许动物自行饲喂)。
在一些实施方式中,本发明的方法涉及以类似于施用药物的方式施用组合物(例如,丸剂)。有时,动物的饮食由(或基本上由)包含本发明的组合物的饲料组成。有时,动物的饮食由(或基本上由)本发明的组合物组成。在一些实施方式中,施用步骤是动物饲喂。
在一些实施方式中,动物的饮食由放牧和饲喂的组合组成,并且在饲喂期间施用本发明的组合物和方法。
在一些优选的实施方式中,以基本上规律的间隔施用本发明的组合物。例如,与随后施用组合物之间的间隔可以为约24小时。
在一些优选的实施方式中,每日施用一次本发明的组合物。在一些此类实施方式中,当每日施用时,与随后施用组合物之间的间隔可以为约24小时。
在一些优选的实施方式中,比每日一次更频繁地施用本发明的组合物。在一些特别优选的实施方式中,每天施用施用至少两次本发明的组合物。优选地,每天施用两次本发明的组合物。基于本文所述的实施例,预期向动物每天两次而不是每天一次施用本发明的添加剂可以产生与减少的产甲烷作用和经改进的动物表现的相关益处共存的经改进的ORP特征曲线。
在使用中的剂量和量:
可以基于给予动物的饲料量来调整剂量。例如,每千克饲料可以添加特定量的组合物,以控制口服施用于动物的组合物的量。因此,在一些实施方式中,所述方法包括以下步骤:(i)将组合物与食物混合;以及(ii)将食物和组合物口服施用于动物。组合物本身可以包含食物。在一些实施方式中,组合物形成动物饮食的一部分。在一些实施方式中,组合物包含足以构成动物的全部饮食的食物。
本发明的方法可以包括以特定剂量将本发明的组合物口服施用于动物,其中调整剂量以提供动物的消化道(例如,反刍动物的瘤胃)的ORP的特定变化。本发明的一方面是确定剂量的方法,所述方法包括施用组合物;测量对ORP的影响;以及调整组合物的剂量以实现期望ORP。如本文所述,消化道(例如胃,例如瘤胃)中的ORP可以通过常规手段(如使用ORP电极和计)来测量。
本发明的组合物可以根据动物饮食中的总干物质摄入量来给药。有利地,根据动物的干物质摄入量进行的给药考虑了由于施用组合物的动物的年龄、物种和/或活性而引起的饮食变化。在优选的实施方式中,氧化剂的剂量为动物干物质摄入量的约0.01%至约5%;优选地约0.05%至约4%;优选地约0.1%至约3%;优选地约0.1%至约2%。例如,施用于动物的氧化剂的剂量可以为动物干物质摄入量的约0.1%至约2%。例如,在每日施用组合物的一些实施方式中,施用于动物的组合物的每日剂量可以为动物每日干物质摄入量的约0.1%至约2%。优选地,%数字是干物质摄入量的重量%。
在一些优选的实施方式中,本发明的组合物可以以更高剂量施用。例如,氧化剂的优选剂量可以为动物干物质摄入量的约0.01%至约20%(按重量计);优选地约0.1%至约15%;优选地约0.5%至约10%;优选地约1%至约5%。
本发明提供了一种包括将包含氧化剂的组合物以提供约0.01mg至约70mg过氧化氢/kg动物体重的剂量口服施用于动物(例如,反刍动物)的方法。优选地,将所述方法中的组合物以提供约0.01mg至约60mg过氧化氢/kg动物体重的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)施用于动物;优选地其中将组合物以提供约0.01mg至约50mg过氧化氢/kg动物体重的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)施用于动物;优选地其中将组合物以提供约0.01mg至约40mg过氧化氢/kg动物体重的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)施用于动物;优选地其中将组合物以提供约0.01mg至约35mg过氧化氢/kg动物体重的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)施用于动物。
-例如,本发明的方法可以包括将包含氧化剂的组合物以提供约0.01mg至约35mg过氧化氢/kg动物体重的剂量施用于动物(例如,反刍动物)。
-在此方面的一些优选的实施方式中,该剂量提供了0.1mg至70mg;优选地0.1mg至60mg;优选地0.1mg至50mg;优选地0.1mg至40mg;优选地0.1mg至35mg过氧化氢/kg动物体重(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)。例如,本发明的方法可以包括将包含氧化剂的组合物以提供0.1mg至35mg过氧化氢/kg动物体重的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)施用于动物(例如,反刍动物)。
-在此方面的一些优选的实施方式中,该剂量提供了1mg至70mg;优选地1mg至60mg;优选地1mg至50mg;优选地1mg至40mg;优选地1mg至35mg过氧化氢/kg动物体重(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)。例如,本发明的方法可以包括将包含氧化剂的组合物以提供1mg至35mg过氧化氢/kg动物体重的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)施用于动物(例如,反刍动物)。
-在优选的实施方式中,本发明的方法包括将本发明的组合物以提供8mg至35mg过氧化氢/kg反刍动物体重的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)口服施用于反刍动物(例如,牛)。
-在优选的实施方式中,本发明的方法包括将本发明的组合物以提供3mg至15mg过氧化氢/kg反刍动物体重的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)口服施用于反刍动物(例如,绵羊)。
在一些优选的实施方式中,本发明的组合物可以以更高剂量施用。例如,氧化剂的优选剂量可以为0.01mg至约1050mg氧化剂/kg动物体重;优选地约0.01mg至约500mg氧化剂/kg体重;优选地约0.01mg至约350mg氧化剂/kg体重;优选地约0.1mg至约250mg氧化剂/kg体重;优选地约0.5mg至约150mg氧化剂/kg体重;优选地约1mg至约100mg氧化剂/kg体重。
优选的是,剂量是基于动物饮食中的总干物质摄入量的%而不是每kg动物体重的过氧化氢。这可能是因为,根据动物的干物质摄入量进行的剂药可能会考虑由于施用组合物的动物的年龄、物种、品种和/或活性而引起的饮食变化。
本发明提供了一种方法,所述方法包括将组合物以提供1mg至250mg过氧化氢/L反刍动物瘤胃体积(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)口服施用于反刍动物。
-优选地,将组合物以提供1mg至200mg;优选地1mg至150mg;优选地5mg至150mg;优选地10mg至150mg;优选地20mg至150mg;优选地30mg至150mg;优选地35mg至150mg过氧化氢/L反刍动物瘤胃体积的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)施用于动物。
-例如,本发明的方法可以包括将组合物以提供35mg至150mg过氧化氢/L反刍动物瘤胃体积的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)口服施用于反刍动物。
在一些优选的实施方式中,本发明的组合物可以以更高剂量施用。例如,本发明提供了一种方法,所述方法包括将组合物以提供0.01mg至2250mg过氧化氢/L反刍动物瘤胃体积的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂);优选地,以提供0.1mg至1500mg过氧化氢/L反刍动物瘤胃体积的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂);优选地,以提供0.1mg至750mg过氧化氢/L反刍动物瘤胃体积的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂);优选地,以提供0.1mg至500mg过氧化氢/L反刍动物瘤胃体积的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂);优选地,以提供1mg至300mg过氧化氢/L反刍动物瘤胃体积的剂量(或提供与该过氧化氢量相同的氧气量的氧化剂)口服施用于反刍动物。
如所讨论的,本发明通常不旨在提供显著浓度的过氧化物(例如,过氧化氢)本身。剂量和量通常适用于提供氧气源并且因此提高ORP。过氧化物可以以一定速率分解,使得过氧化物充当氧气源而不是反应性物种,特别是如果过氧化物以受控方式从制剂释放。
在优选的实施方式中,本发明的方法不会显著增加动物的消化道(例如,反刍动物的瘤胃)中的过氧化物的浓度。例如,本发明的方法优选地在施用组合物后的特定时段(例如,1小时)内不将瘤胃中的过氧根离子浓度增加至高于特定值(即,Cmax为约10mM)。在一些实施方式中,本发明的方法优选地在施用组合物后的特定时段(例如,1小时)内不使瘤胃中的过氧根离子浓度增加至Cmax高于约15mM。在一些实施方式中,本发明的方法优选地在施用组合物后的特定时段(例如,1小时)内不使瘤胃中的过氧根离子浓度增加至Cmax高于约20mM。
在一些实施方式中,本发明的方法包括将本发明的组合物以在反刍动物的瘤胃中提供Cmax为0.01mM至100mM的过氧化氢或过氧根离子的剂量口服施用于反刍动物;或Cmax为0.01mM至50mM;或Cmax为0.01mM至40mM;或Cmax为0.01mM至30mM;或Cmax为0.01mM至20mM;或Cmax为0.01mM至15mM或Cmax为0.01mM至10mM。例如,本发明的方法可以包括将本发明的组合物以在反刍动物的瘤胃中提供Cmax为0.01mM至10mM的过氧化氢或过氧根离子的剂量口服施用于反刍动物。
在一些实施方式中,本发明的方法包括将本发明的组合物以在反刍动物的瘤胃中提供Cmax为0.1mM至100mM的过氧化氢或过氧根离子的剂量口服施用于反刍动物;或Cmax为0.1mM至50mM;或Cmax为0.1mM至40mM;或Cmax为0.1mM至30mM;或Cmax为0.1mM至20mM;或Cmax为0.1mM至15mM或Cmax为0.1mM至10mM。例如,本发明的方法可以包括将本发明的组合物以在反刍动物的瘤胃中提供Cmax为0.1mM至10mM的过氧化氢或过氧根离子的剂量口服施用于反刍动物。
在优选的实施方式中,本发明的方法包括将本发明的组合物以在反刍动物的瘤胃中提供Cmax小于100mM的过氧化氢或过氧根离子的剂量口服施用于反刍动物;优选地小于50mM;优选地小于40mM;优选地小于30mM;优选地小于20mM;优选地小于15mM;优选地小于10mM。例如,本发明的方法可以包括将本发明的组合物以在反刍动物的瘤胃中提供Cmax小于10mM的过氧化氢或过氧根离子的剂量口服施用于反刍动物。
在一些实施方式中,本发明的方法可以包括剂量斜升期,其中剂量逐渐增加至目标剂量。目标剂量可以是本文所述的剂量中的任何剂量。例如,本发明的方法可能涉及剂量斜升期,其中将组合物以向给定动物进行的前7-14次(例如,14次)施用的目标剂量的至少约10%的初始剂量施用于动物。优选地,本发明的方法可能涉及剂量斜升期,其中将组合物以前7-14次(例如,7次)施用的目标剂量的至少约50%的初始剂量施用于动物。优选地,本发明的方法可能涉及剂量斜升期,其中将组合物以前3-7次(例如,7次)施用的目标剂量的至少约75%的初始剂量施用于动物。
在特别优选的实施方式中,本发明的方法包括将组合物施用于动物,所述组合物向动物提供约25-300g的过氧化钙(例如,25g、50g、100g、150g、200g或300g,特别是200g)。例如,本发明的方法可以包括每日一次将组合物施用于动物,所述组合物向动物提供约25-300g的过氧化钙(例如,25g、50g、100g、150g、200g或300g,特别是200g)。在一些此类实施方式中,组合物包含约25-300g的过氧化钙(例如,25g、50g、100g、150g、200g或300g,特别是200g)。在一些此类实施方式中,组合物包含一定比例的饲料和过氧化钙,使得每日饲料提供约25-300g的过氧化钙(例如,25g、50g、100g、150g、200g或300g,特别是200g)。
消化率:
本发明提供了一种减少反刍动物的甲烷产生而不会对动物(例如,反刍动物)的消化率产生负面影响(例如,基本上不降低消化率)。
消化率,特别是干物质消化率可以根据消化后存在的饲料材料占消化前总饲料材料的比例(例如,按干重计)来计算。优选地,本发明的方法不使消化率降低超过约25%;更优选地,本发明的方法不使消化率降低超过约20%;更优选地,本发明的方法不使消化率降低超过约15%;本发明的方法不使消化率降低超过约10%;更优选地,本发明的方法不使消化率降低超过约7%;更优选地,本发明的方法不使消化率降低超过约6%;更优选地,本发明的方法不使消化率降低超过约5%;更优选地,本发明的方法不使消化率降低超过约4%;更优选地,本发明的方法不使消化率降低超过约3%;更优选地,本发明的方法不使消化率降低超过约1%。例如,该减少可能小于约5%。术语“基本上不降低消化率”可以指消化率没有降低这些量。
本发明提供了减少反刍动物的甲烷产生的方法,所述方法避免了消化道(例如,反刍动物的瘤胃)的实质性动物去势。优选地,本发明的方法即使在长期处理(例如,1周,优选地1个月)后也可避免实质性动物去势。可能会发生一些轻微的瞬时动物去势。
在一些优选的实施方式中,本发明的方法不使反刍动物体内的瘤胃原生动物种群减少超过约40%。优选地,本发明的方法不使反刍动物体内的瘤胃原生动物种群减少超过约25%。优选地,本发明的方法不使反刍动物体内的瘤胃原生动物种群减少超过约20%。优选地,本发明的方法不使反刍动物体内的瘤胃原生动物种群减少超过约10%。在特别优选的实施方式中,本发明的方法不会显著减少反刍动物体内的瘤胃原生动物种群。在一些实施方式中,通过常规手段(例如,采集样品并且使用显微镜来对原生动物进行计数)来测量原生动物种群。
本发明提供了减少甲烷产生而不显著降低消化道(例如,反刍动物的瘤胃)中的微生物组功能的方法,其中微生物组功能是使养分可用于动物(并且不包括产甲烷作用)。优选地,本发明的方法不使微生物组功能降低超过约20%;优选地不超过约15%;优选地不超过约10%;优选地不超过约5%;优选地不超过约4%;优选地不超过约3%;优选地不超过约2%;优选地不超过约1%;最优选地,本发明的方法不减少消化道(例如,反刍动物的瘤胃)中的原生动物种群。
本发明提供了减少甲烷产生而不显著降低饲喂效率的方法。通常,通过本发明的方法不会降低转化为动物可利用的可消化碳的饲料比例。具体地,本发明可能不使转化为动物可利用的可消化碳的饲料比例降低超过约30%;优选地不超过约20%;优选地不超过约10%;最优选地转化为动物可利用的可消化碳的饲料比例不会显著降低。在一些实施方式中,本发明的方法可以使转化为动物可利用的可消化碳的饲料比例增加至少约5%;优选地至少约10%;优选地至少约15%;优选地至少约20%;优选地至少约25%。例如,本发明的方法可能不显著降低转化为动物(例如,反刍动物)可利用的可消化碳的饲料比例。
减少动物的甲烷产生的先前方法通常涉及动物去势,代价是特别是由于微生物组功能受损而降低消化率。这种类型的方法的特征可以在于甲烷产生的水平与消化道(例如,瘤胃)中的产甲烷菌和/或原生动物种群的减少相关。此类现有方法可能不适合长期使用(例如,持续数天或数周),并且在研究长期使用之前通常终止现有实验。
优选地,本发明的方法不会显著酸化消化道,例如本发明的方法可能不显著降低瘤胃的pH。优选地,本发明的方法不使瘤胃的pH降低至低于约6;优选地,本发明的方法不使瘤胃的pH降低至低于约6.1;优选地,本发明的方法不使瘤胃的pH降低至低于约6.2;优选地,本发明的方法不使瘤胃的pH降低至低于约6.3;优选地,本发明的方法不使瘤胃的pH降低至低于约6.4。例如,本发明的方法可能不使瘤胃的pH降低至低于约6.4。在施用组合物后的最初几小时(例如,约2小时)内,消化道的pH可能不会降低至低于约6.4。
在一些实施方式中,本发明的方法和本发明的组合物在施用于动物时不显著降低施用组合物的动物的体重。相反,本发明的方法和本发明的组合物在施用于动物时优选地会引起动物体重的增加,所述增加可能是例如由于改善的消化率引起的。
安全性:
优选地,本发明的方法是安全的。具体地,本发明的方法优选地涉及施用基本上不含有毒组分的组合物。任何有毒组分(如果存在的话)优选地呈无毒量和/或随时间推移提供无毒浓度。在一些实施方式中,有毒组分完全不存在。
在优选的实施方式中,本发明的方法不会显著增加由动物(例如,反刍动物)生产的肉和/或奶中的碘化物浓度。
优选地,本发明的组合物对于施用于动物是安全的。具体地,本发明的组合物优选地基本上不含有毒组分。任何有毒组分(如果存在的话)优选地呈无毒量和/或随时间推移提供无毒浓度。在一些实施方式中,有毒组分完全不存在。
在优选的实施方式中,本发明的组合物在施用于动物时不会显著增加由动物(例如,反刍动物)生产的肉和/或奶中的碘化物浓度。
在使用中的另外的组分:
本发明的方法可以进一步包括施用另外的抗产甲烷剂(即,减少动物体内的甲烷产生的物质或组合物)。一些另外的抗产甲烷剂在本领域中是已知的,例如3-硝基氧基丙醇(3NOP)、辅酶M类似物、卤化脂肪族C1-C2烃,例如溴仿;蝶呤化合物、羟基甲基戊二酰-CoA(HMG-S-CoA)还原酶抑制剂、脂肪和脂肪酸、植物次生代谢物例如单宁、类黄酮、有机硫化合物、精油、蒜素、替代性氢阱(例如,硝酸盐和硫酸盐)、硝基化合物、丙酸盐和丁酸盐增强剂、不饱和有机酸、产氢细菌的抑制剂(例如,离子载体或细菌素)。优选的抗产甲烷剂是3NOP。此类另外的产甲烷剂可以(i)在施用本文公开的组合物之前;(ii)之后;或(iii)伴随地施用。如下文所提及的,此类抗产甲烷剂还可以存在于组合物内。
在一些优选的实施方式中,本发明的方法包括仅施用一种抗产甲烷剂。在一些实施方式中,所述方法不包括施用另外的抗产甲烷剂。例如,本发明的方法可以包括施用基本上不含3NOP(例如,不包含3NOP)的组合物。
在另外的方面,本发明涉及一种减少动物体内的甲烷产生的方法,所述方法包括将组合物口服施用于动物,其中所述组合物包含:(i)过氧化物源;以及(ii)过氧化氢酶。在另外的方面,本发明涉及一种减少动物体内的甲烷产生的方法,所述方法包括将组合物口服施用于动物,其中所述组合物包含:(i)过氧化物源;以及(ii)过氧化物酶。诸位发明人已经发现,包含过氧化物源和过氧化物酶或过氧化氢酶两者的组合物表现出过氧化物加速分解成氧气。过氧化物酶或过氧化氢酶的存在具有以下优点:增加ORP(通过改善氧气的释放)同时减少过氧化物累积(通过分解过氧化物)以及与过氧化物累积相关的任何负作用(例如,瘤胃的动物去势)。
本发明的另外的方法:
一方面,本发明提供了一种通过增加动物的消化道中的氧化还原电位而不显著降低消化率来减少动物体内的甲烷产生的方法,所述方法包括将包含氧化剂的组合物口服施用于所述动物。诸位发明人已经发现,增加氧化还原电位同时避免显著降低消化率是一种用于减少甲烷产生的新的且有效的方法。此方法可以与先前方法形成对比,所述先前方法可能集中在动物去势上,代价是降低消化率。
一方面,本发明涉及一种通过增加动物的消化道中的氧化还原电位而不显著降低消化率来减少动物体内的甲烷产生的方法,所述方法包括将包含氧化剂的组合物口服施用于所述动物;其中所述组合物的约0.05%(按重量计)是所述氧化剂。优选地,氧化剂占组合物的约0.1%;优选地约0.15%;优选地约0.3%;优选地约0.6%;优选地约1.2%;优选地约2%;优选地约2.5%。
碘化物、硝酸盐和硫氰酸盐:
优选地,本发明的组合物基本上不含碘化物或碘化物源。优选地,本发明的组合物不含碘化物或碘化物源。对于动物食品产品来说,通常期望不存在碘化物,例如,因为可以在随后的动物产品(如奶)中发现碘化物。具体地,本发明的组合物可以包含小于1重量%的碘化物或碘化物源;更优选地,本发明的组合物可以包含小于0.5重量%的碘化物或碘化物源;更优选地,本发明的组合物可以包含小于0.1重量%的碘化物或碘化物源;更优选地,本发明的组合物可以包含小于0.01重量%的碘化物或碘化物源;最优选地,本发明的组合物不含碘化物或碘化物源。例如,本发明的组合物可以包含小于0.01重量%的碘化物或碘化物源。
在优选的实施方式中,本发明的组合物中的任何碘化物或碘化物源处于这样的水平,使得在使用中,本发明的组合物不会显著增加由口服施用所述组合物的动物(例如,反刍动物)生产的肉和/或奶中的碘化物浓度。碘化物浓度的增加可以相对于动物的正常碘化物水平进行测量,所述动物采用基本上相同的饮食,但是所述动物不接受本发明的组合物作为饮食的一部分或作为饮食的补充。
优选地,本发明的组合物可以基本上不含硝酸盐或硝酸盐源。具体地,本发明的组合物可以包含小于1重量%的硝酸盐或硝酸盐源;更优选地,本发明的组合物可以包含小于0.5重量%的硝酸盐或硝酸盐源;更优选地,本发明的组合物可以包含小于0.1重量%的硝酸盐或硝酸盐源;更优选地,本发明的组合物可以包含小于0.01重量%的硝酸盐或硝酸盐源;最优选地,本发明的组合物不含硝酸盐或硝酸盐源。例如,本发明的组合物可以包含小于0.01重量%的硝酸盐或硝酸盐源。优选地,本发明的组合物不含硝酸盐。
优选地,本发明的组合物基本上不含硫氰酸盐或硫氰酸盐源。优选地,本发明的组合物不含硫氰酸盐或硫氰酸盐源。具体地,本发明的组合物可以包含小于1重量%的硫氰酸盐或硫氰酸盐源;更优选地,本发明的组合物可以包含小于0.1重量%的硫氰酸盐或硫氰酸盐源;更优选地,本发明的组合物可以包含小于0.01重量%的硫氰酸盐或硫氰酸盐源;最优选地,本发明的组合物不含硫氰酸盐或硫氰酸盐源。例如,本发明的组合物可以包含小于0.01重量%的硫氰酸盐或硫氰酸盐源。
制剂:
本发明的组合物优选地被调配成用于口服施用。
本发明的优选组合物不含肠溶制剂特征,例如肠溶衣。本发明的优选组合物能够将氧化剂递送到(至少)动物的胃(例如,瘤胃)。本发明的优选组合物能够将氧化剂递送到(至少)动物的口腔和食管,以暴露于唾液。在一些优选的实施方式中,组合物不含羟丙基甲基纤维素。
在一些优选的实施方式中,本发明的组合物被调配成避免将氧化剂递送到施用组合物的动物的肠(例如,后肠或结肠)中。在一些实施方式中,这可以通过不含肠溶制剂特征(例如,肠溶衣)的组合物来实现。在一些优选的实施方式中,组合物不含羟丙基甲基纤维素。
在一些实施方式中,本发明的组合物可以呈丸剂形式。丸剂通常是包括氧化剂的单一单位剂型,所述氧化剂适于口服施用并保持在消化道中并释放氧化剂持续一段时间。
在一些实施方式中,本发明的组合物可以包含一种或多种氧化物,如(但不限于)磷(V)氧化物(P2O5)、氧化钠(Na2O)、氧化铁(例如,铁(II)氧化物、铁(III)氧化物或其组合)、氧化锌(ZnO)和/或氧化镁(MgO);蜡;碳酸盐;痕量元素;硬脂酸镁;氢化脂;盐;动物用丸剂的常规赋形剂;或其组合(例如,所有这些)。
在一些实施方式中,本发明的组合物可以包含一种或多种氧化物,如(但不限于)磷(V)氧化物(P2O5)、氧化钠(Na2O)和/或氧化镁(MgO);蜡;碳酸盐;痕量元素;盐;动物用丸剂的常规赋形剂;或其组合(例如,所有这些)。
在一些实施方式中,组合物可以包含氧化铁(例如,铁(II)氧化物、铁(III)氧化物或其组合)、氧化锌、硬脂酸镁、氢化脂或其组合(例如,所有这些)。
在本发明呈丸剂形式的一些实施方式中,组合物可以包含动物用丸剂的常规赋形剂。在本发明呈丸剂形式的一些实施方式中,组合物可以包含氧化铁、氧化锌、硬脂酸镁、氢化脂或其组合(例如,所有这些)。
当组合物以丸剂形式施用时,可以定期施用,例如丸剂可以是每周和/或每月一次施用的。通常,每周或更低频率施用一次丸剂。例如,可以每两周施用一次丸剂。丸剂可以任选地包括外壳和/或包衣。可以使用常规手段将本发明的组合物调配成丸剂。
本发明的组合物可以是动物食品。
在优选的实施方式中,本发明的组合物被调配成饲料添加剂。此类组合物适用于在食用之前添加到食物中。
本发明的饲料添加剂可以进一步包含动物饲料组分。各种可接受的动物饲料组分在本领域中是已知的,并且优选的动物饲料组分是玉米、大麦、大豆和/或糖蜜。在一些实施方式中,本发明的组合物可以作为动物食品提供,所述动物食品包含(即,进一步包含)食物,例如适用于动物的全部饮食的食物。在一些实施方式中,本发明提供了作为适用于在饲喂之前添加到动物饲料的饲料添加剂。在这种情况下,组合物可以任选地包含食物,或者组合物可以不含食物。
本发明的组合物还可以包含药学上可接受的载体和/或稀释剂,如水、盐水、乳液、凝胶、水凝胶或小丸用固体。
用于本发明的方法的组合物和组合物可以进一步包含赋形剂。各种合适的赋形剂在本领域中是已知的。赋形剂可以包括(但不限于)抗粘附剂、粘合剂、包衣、着色剂、崩解剂、调味剂、助流剂、润滑剂、防腐剂、吸附剂、甜味剂和媒剂。
在一些实施方式中,其它赋形剂可以包括(但不限于)密度调节剂、水溶性膨胀剂、水不溶性膨胀剂和聚合物。
本发明的组合物可以以水溶液、盐水溶液、乳液、凝胶、水凝胶、糊剂、小丸或粉末形式提供。在优选的实施方式中,饲料添加剂以小丸形式提供。在另外的优选实施方式中,饲料添加剂以粉末形式提供。
在一些实施方式中,本发明的组合物可以以掺入到浓缩日粮中的粉末形式提供。在其它实施方式中,本发明的组合物可以以掺入到饲喂坚果中的压实粉末形式提供。
本发明的组合物通常可以呈固体或液体形式。优选地,本发明的组合物呈固体形式。可替代地,本发明的组合物可以呈液体形式,例如本发明的组合物可以包含液体氧化剂(例如,液体过氧化物源,例如封装的液体过氧化物源)。
在一些优选实施方式中,组合物和用于本发明的方法的组合物不是啃食或舔食石块。在一些实施方式中,本发明的组合物用于饲喂,而不是用于啃食、舔食或通过瘘管和/或插管进行施用。
任选的包衣:
一方面,本发明提供了一种用于口服施用于动物的组合物,所述组合物包含氧化剂和包衣。
本文所述的本发明的组合物可以优选地包含包衣。组合物可以可替代地是胶囊。
一方面,本发明提供了一种用于口服施用于动物的组合物,所述的组合物包含氧化剂和包衣,其中所述组合物优选地不含碘化物源。
包衣可以适用于改善组合物的储存稳定性。因此,在一些优选的实施方式中,组合物是包衣的、储存稳定的组合物。例如,在一些实施方式中,本发明的组合物包含降低氧化剂的降解并改善储存稳定性(例如,降低空气中的降解)的包衣。
包衣也可以适用于在存在有机饲料材料的情况下防止降解。例如,在一些优选的实施方式中,本发明的组合物包含降低氧化剂在存在动物饲料的情况下降解的包衣。此类包衣可以减少在将组合物与食物混合与混合物被食用之间的时段内的降解。可替代地或另外,当组合物与食物混合并与其一起储存时,此类包衣可以通过降低降解来改善储存稳定性。
包衣还可以改善组合物的释放特性。例如,在一些优选的实施方式中,本发明的组合物包含减缓氧化剂释放到消化道中的包衣。此类包衣可以例如提供控制释放,例如延迟和/或持续释放。
具有包衣的组合物可以通过以下来制备:将本发明的另一种组合物(例如,实施例1和2的组合物)调配成固体形式(例如,小丸),并且然后用包衣材料对小丸进行包衣。
优选的包衣组合物将ORP的增加递送到预期部位(例如胃,例如反刍动物的瘤胃)。此特征可以有利于避免氧化剂在口腔中降解。例如,优选的包衣是抗唾液的(例如,在口服施用期间通过唾液降低氧化剂的降解或释放)。包衣还可以优选地避免口腔刺激。所述包衣还可以优选地靶向产甲烷作用的主要部位(例如胃,例如反刍动物的瘤胃)。在替代性实施方式中,组合物包含肠溶包衣。肠溶包衣可以用于允许穿过胃和小肠并且在大肠中释放。
优选的包衣组合物延长了ORP的递送。当组合物包含过氧化物源作为氧化剂时,缓释包衣可能是特别优选的。具体地,这可以帮助保持低过氧化物浓度并且避免对消化率产生实质性负面影响,例如通过潜在地由较高浓度引起的瘤胃的动物去势。在一些优选的实施方式中,组合物包含缓释包衣。
例如,在氧化剂是过氧化物源的情况下,可能令人期望的是避免将高浓度的过氧化物释放到瘤胃中,例如可以避免过氧化物的Cmax高于特定值(例如,约10mM、约15mM或约20mM)。因此,本发明的组合物可以优选地被包衣在包衣中,所述包衣在施用于动物时控制或延长释放,从而避免动物的消化道(例如胃,如反刍动物的瘤胃)中的过氧化物浓度的突然和/或实质性增加。
优选的包衣还能够保护组合物免受压力。优选的包衣还能够保护组合物免于受潮。优选的包衣还能够保护组合物免于受热。此类特征可以有利地防止组合物在施用之前,例如在加工、生产和/或储存期间发生降解(例如,过氧化物源的分解)。
优选的包衣包含以下各项中的至少一种:油(例如,椰子油)、甘油(glycerin)、甘油(glycerol)、二氧化硅水凝胶、聚(甲基丙烯酸甲酯)胶囊、聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)(PLGA)、海藻酸盐、聚(乙烯基吡咯烷酮)(PVP)、硬脂、乙基纤维素、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯-低聚(羟基丁酸酯)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、甲基丙烯酰胺壳聚糖、氰基丙烯酸酯、海藻酸钠、聚异丁烯、异丁烯异戊二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚异戊二烯、聚乙烯、乙酸乙烯酯以及其组合。此类包衣可以单独地或组合地使用。例如,过氧化氢可以与PVP结合并进一步封装在PLGA中。用于封装/截留的疏水性材料可以优选地用于减缓氧气释放速率;而亲水性材料可以用于增加氧气释放/扩散速率。
优选的包衣是非肠溶包衣。例如,优选的包衣可以是无适应性的,所述适应性会阻止递送到(至少)动物的胃(例如,瘤胃)中。例如,优选的包衣可以不包括适于防止在低pH环境(例如,低于pH 4)中释放的特征。
组合物中的剂量和量:
本发明的组合物可以包含基于动物体重的氧化剂剂量。例如,在一些优选的实施方式中,组合物包含提供约1mg至约35mg(例如,约8mg至约35mg或约3mg至约15mg)过氧化氢/kg动物体重。可替代地,组合物可以包含一定剂量的氧化剂,所述氧化剂提供与约1mg至约35mg(例如,约8mg至约35mg或约3mg至约15mg)过氧化氢/kg体重相同量的过氧根离子(例如,递送到消化道)。
本发明的组合物可以包含更高或更低剂量的氧化剂。例如,在一些实施方式中,本发明的组合物可以包含约0.01mg至约1050mg/kg动物体重的氧化剂剂量。优选地,本发明的组合物包含约0.01mg至约500mg/kg动物体重的氧化剂剂量。优选地,本发明的组合物包含约0.01mg至约350mg/kg动物体重的氧化剂剂量。优选地,本发明的组合物包含约0.1mg至约250mg/kg动物体重的氧化剂剂量。优选地,本发明的组合物包含约0.5mg至约150mg/kg动物体重的氧化剂剂量。优选地,本发明的组合物包含约1mg至约100mg/kg动物体重的氧化剂剂量。
在优选的实施方式中,例如当动物是牛时,本发明的组合物可以包含向动物提供约8mg至约35mg过氧化氢/kg动物体重的剂量。可替代地,组合物可以包含一定剂量的氧化剂,所述氧化剂提供与约8mg至约35mg过氧化氢/kg体重相同量的过氧根离子(例如,递送到消化道)。
在优选的实施方式中,例如当动物是牛时,本发明的组合物可以包含提供约0.01mg至约2250mg过氧化氢/kg动物体重(例如,约0.01mg至1500mg过氧化氢/kg体重、约0.01mg至750mg过氧化氢/kg体重、约0.1mg至350mg过氧化氢/kg体重或约8mg至100mg过氧化氢/kg体重)的剂量。可替代地,组合物可以包含一定剂量的氧化剂,所述氧化剂提供与约0.01mg至约2250mg过氧化氢/kg体重(例如,约0.01mg至1500mg过氧化氢/kg体重、约0.01mg至750mg过氧化氢/kg体重、约0.1mg至350mg过氧化氢/kg体重或约8mg至100mg过氧化氢/kg体重)相同量的过氧根离子(例如,递送到消化道)。
在优选的实施方式中,例如当动物是绵羊时,本发明的组合物可以包含提供约3mg至约15mg过氧化氢/kg动物体重的剂量。可替代地,组合物可以包含一定剂量的氧化剂,所述氧化剂提供与约3mg至约35mg过氧化氢/kg体重相同量的过氧根离子(例如,递送到消化道)。
在优选的实施方式中,例如当动物是绵羊时,本发明的组合物可以包含提供约0.01mg至约750mg过氧化氢/kg动物体重(例如,约0.1mg至350mg过氧化氢/kg体重或约8mg至100mg过氧化氢/kg体重)的剂量。可替代地,组合物可以包含一定剂量的氧化剂,所述氧化剂提供与约0.01mg至约750mg过氧化氢/kg体重(例如,约0.1mg至350mg过氧化氢/kg体重或约8mg至100mg过氧化氢/kg体重)相同量的过氧根离子(例如,递送到消化道)。
本发明的组合物可以包含基于动物的胃体积的剂量。例如,本发明的组合物可以包含基于反刍动物的瘤胃体积的剂量。
本发明的组合物可以包含更高剂量的氧化剂。例如,在一些实施方式中,本发明的组合物包含提供约150mg至450mg过氧化氢/L反刍动物的瘤胃体积的剂量。可替代地,组合物可以包含一定剂量的氧化剂,所述氧化剂提供与约150mg至约450mg过氧化氢/L反刍动物的瘤胃体积相同量的过氧根离子(例如,递送到消化道)。
例如,在一些实施方式中,组合物包含提供约35mg至约150mg过氧化氢/L反刍动物的瘤胃体积的剂量。可替代地,组合物可以包含一定剂量的氧化剂,所述氧化剂提供与约35mg至约150mg的过氧化氢/L反刍动物的瘤胃体积相同量的过氧根离子(例如,递送到消化道)。
本发明的组合物可以包含适于提供在消化道(例如胃,例如瘤胃)中实现的过氧化氢或过氧根离子的具体Cmax的剂量。例如,在一些实施方式中,在反刍动物的瘤胃中提供Cmax为约0.5mM至约30mM的过氧化氢或过氧根离子的剂量是优选的。
本发明的组合物可以包含适于提供在消化道(例如胃,例如瘤胃)中实现的过氧化氢或过氧根离子的具体Cmax的剂量。例如,在一些实施方式中,在反刍动物的瘤胃中提供Cmax为约0.1mM至约10mM的过氧化氢或过氧根离子的剂量是优选的。
在一些实施方式中,本发明的组合物被调配成提供一定剂量的氧化剂,其将动物的消化道(例如在胃中,例如在反刍动物的瘤胃中)中的ORP提高特定量。具体地,本发明的组合物可以包含一定剂量的氧化剂,所述氧化剂将ORP提高至少约+10mV;优选地至少约+50mV;优选地至少约+100mV;优选地至少约+150mV;优选地至少约+200mV;优选地至少约+250mV;优选地至少约+300mV。例如,本发明的组合物可以包含将动物的消化道(例如在胃中,例如在反刍动物的瘤胃中)中的ORP提高至少约+100mV的氧化剂。
在一些实施方式中,本发明的组合物被调配成提供一定剂量的氧化剂,其在动物的消化道(例如胃,例如反刍动物的瘤胃)中维持特定ORP范围持续一段时间(例如,持续至少约1小时)。具体地,本发明的组合物可以被调配成提供一定剂量的氧化剂,其将动物的消化道(例如,反刍动物的瘤胃)中的ORP维持在-250mV至+250mV;优选地-200mV至+200mV;优选地-200mV至+150mV;优选地-200mV至+100mV;优选地-200mV至+50mV;优选地-200mV至0mV;优选地-200mV至-50mV;最优选地约-150mV至约-50mV,持续一段时间。该时间段可以为至少约1小时。可替代地,该时间段可以为至少约2小时、约3小时、约4小时、约5小时或约6小时。例如,本发明的组合物可以被调配成提供一定剂量的氧化剂,其在动物的消化道(例如胃,例如反刍动物的瘤胃)中提供约-150mV至约-50mV的ORP范围持续一段时间(例如,持续至少约1小时)。
在一些实施方式中,本发明的组合物可以被调配成提供一定剂量的氧化剂,其将动物的消化道(例如胃,例如反刍动物的瘤胃)中的平均ORP提高至高于特定电位。具体地,本发明的组合物可以使平均ORP增加至至少约-200mV;优选地至少约-150mV;优选地至少约-100mV;优选地至少约-50mV;优选地至少约-0mV;优选地至少约+50mV;最优选地至少约+100mV。平均ORP优选地在从施用至施用后约1小时的时段内实现。在一些替代性实施方式中,平均ORP在从施用至施用后约2小时、约3小时、约4小时、约5小时或约6小时的时段内实现。
例如,本发明的组合物可以被调配成提供一定剂量的氧化剂,所述氧化剂在从施用至施用后约1小时的时段内使动物的消化道(例如胃,例如反刍动物的瘤胃)中的平均ORP增加至至少约-150mV。
组合物适用于在施用组合物后的一段时间内提高ORP。通常,本发明的组合物被调配成能够将ORP提高至至少约-150mV。组合物优选地被调配成提供等于或高于目标水平的ORP持续至少约1小时、优选地持续至少约2小时、优选地持续至少约3小时、优选地持续至少约4小时、优选地持续至少约4小时、优选地持续至少约5小时、优选地持续至少约6小时。例如,ORP可以被提高至至少-200mV持续至少6小时。ORP在消化道的主要胃组件(例如,瘤胃)中提高。这可以是消化道的第一室。该增加可以在单个时间点或在一段时间内来测量,例如取平均值。ORP可以通过常规手段(例如,通过在实施例3中描述的方法)来测量。
在一些实施方式中,本发明的组合物可以被调配成提供动物的消化道(例如胃,例如反刍动物的瘤胃)中的ORP的瞬时提高。具体地,本发明的组合物可以将ORP提高至至少约0mV;优选地至少约+50mV;优选地至少约+100mV;最优选地至少约+150mV持续一段时间。该时间段可以为约1小时或约2小时或约3小时。该时间段可以小于约4小时或小于约3小时或小于约2小时。例如,本发明的组合物可以被调配成提供ORP提高至至少+50mV持续少于4小时的时段。
在一些实施方式中,本发明的组合物在动物的消化道(例如胃,例如反刍动物的瘤胃)中提供了特定的ORP特征曲线。本发明的组合物可以被调配成提供一定剂量的氧化剂,所述氧化剂使ORP增加至高于初始值(平均值)的至少某一电位持续至少某一时间段。例如,在一些优选的实施方式中,组合物被调配成提供一定剂量的氧化剂,所述氧化剂使ORP增加约+50mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP可以在至少约1小时的初始时段内保持提高约+50mV;优选地,本发明使ORP增加约+100mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约1小时的初始时段内保持提高约+100mV;优选地,本发明使ORP增加约+150mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约1小时的初始时段内保持提高约+150mV;优选地,本发明使ORP增加约+200mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约1小时的初始时段内保持提高约+200mV;优选地,本发明使ORP增加约+250mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约1小时的初始时段内保持提高约+250mV;优选地,本发明使ORP增加约+300mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约1小时的初始时段内保持提高约+300mV;优选地,本发明使ORP增加约+350mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约1小时的初始时段内保持提高约+350mV。例如,本发明的组合物可以被调配成提供一定剂量的氧化剂,所述氧化剂使ORP(例如,反刍动物的瘤胃中的ORP)增加约+100mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP可以在至少约1小时的初始时段内保持提高约+100mV。
本发明的组合物可以被调配成提供一定剂量的氧化剂,所述氧化剂使ORP增加约+50mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP可以在至少约4小时的初始时段内保持提高约+50mV;优选地,本发明使ORP增加约+100mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约4小时的初始时段内保持提高约+100mV;优选地,本发明使ORP增加约+150mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约4小时的初始时段内保持提高约+150mV;优选地,本发明使ORP增加约+200mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约4小时的初始时段内保持提高约+200mV;优选地,本发明使ORP增加约+250mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约4小时的初始时段内保持提高约+250mV;优选地,本发明使ORP增加约+300mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约4小时的初始时段内保持提高约+300mV;优选地,本发明使ORP增加约+350mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约4小时的初始时段内保持提高约+350mV。例如,本发明的组合物可以被调配成提供一定剂量的氧化剂,所述氧化剂使ORP(例如,反刍动物的瘤胃中的ORP)增加约+100mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP可以在至少约2小时的初始时段内保持提高约+100mV。
本发明可以使ORP增加约+50mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP可以在至少约8小时的初始时段内保持提高约+50mV;优选地,本发明使ORP增加约+100mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约8小时的初始时段内保持提高约+100mV;优选地,本发明使ORP增加约+150mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约8小时的初始时段内保持提高约+150mV;优选地,本发明使ORP增加约+200mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约8小时的初始时段内保持提高约+200mV;优选地,本发明使ORP增加约+250mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约8小时的初始时段内保持提高约+250mV;优选地,本发明使ORP增加约+300mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约8小时的初始时段内保持提高约+300mV;优选地,本发明使ORP增加约+350mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP在至少约8小时的初始时段内保持提高约+350mV。例如,本发明的组合物可以被调配成提供一定剂量的氧化剂,所述氧化剂使ORP(例如,反刍动物的瘤胃中的ORP)增加约+100mV(从初始ORP至峰值ORP)并且ORP可以在至少约3小时的初始时段内保持提高约+100mV。
本文所述的许多实施方式都提及最小ORP增加。此类实施方式的另外的优选特征是最大ORP增加,使得组合物和方法提供落在目标范围内的ORP增加,从而避免过度增加。例如,在一些优选的实施方式中,ORP增加不超过高于目标最小值约100mV、约150mV、约200mV、约250mV、约300mV、约350mV或约400mV。在优选的实施方式中,ORP增加不超过高于目标最小值约200mV。例如,在一段时间内提供约+50mV的ORP增加的实施方式中,则在一些优选的实施方式中,ORP增加为约+50mV至约+150mV。设定最大ORP是所提及的所有ORP增加的优选实施方式(例如,高于目标最小值约100mV、约150mV、约200mV、约250mV、约300mV、约350mV或约400mV)。
一方面,本发明提供了一种组合物,所述组合物包含氧化剂,其中所述组合物被调配成提供一定剂量的氧化剂,所述氧化剂增加和/或维持动物的消化道(例如,反刍动物的瘤胃)中的ORP,如前述实施方式中的任何实施方式所述。
在优选的实施方式中,约0.05%(按重量计)的本发明的组合物是氧化剂;优选地约0.1%;优选地约0.15%;优选地约0.3%;优选地约0.6%;优选地约1.2%;优选地约2%;优选地约2.5%。例如,约1.2%(按重量计)的本发明的组合物可以是氧化剂。
在优选的实施方式中,至少约0.05%(按重量计)的本发明的组合物是氧化剂;优选地至少约0.1%;优选地至少约0.15%;优选地至少约0.3%;优选地至少约0.6%;优选地约1.2%;优选地至少约2%;优选地至少约2.4%。例如,至少约1.2%(按重量计)的本发明的组合物可以是氧化剂。
在一些实施方式中,约0.05%至约10%(按重量计)的本发明的组合物是氧化剂;优选地约0.1%至约5%;优选地约0.5%至约2.5%;优选地约1%至约2%。
在其它实施方式中,基本上所有的本发明的组合物是氧化剂。例如,大于约90%、大于约95%、大于约99%或约100%(按重量计)的本发明的组合物可以是氧化剂。
在特别优选的实施方式中,本发明的组合物包含约25g的过氧化钙。在另一个特别优选的实施方式中,本发明的组合物包含约50g的过氧化钙。在另一个特别优选的实施方式中,本发明的组合物包含约100g的过氧化钙。在另一个特别优选的实施方式中,本发明的组合物包含约150g的过氧化钙。在另一个特别优选的实施方式中,本发明的组合物包含约200g的过氧化钙。在另一个特别优选的实施方式中,本发明的组合物包含约300g的过氧化钙。
组合物中的另外的组分:
本发明的组合物可以进一步包含过氧化物酶或过氧化氢酶和/或过氧化物酶源,如产过氧化物酶生物体(例如,酵母)。将过氧化物酶或过氧化氢酶引入本发明的组合物中可以允许过氧化物加速分解成氧气。这具有以下优点:使ORP增加最大化,同时使过氧化物累积和与过氧化物累积相关的任何负面作用(例如,瘤胃的动物去势)最小化。可替代地,这可以通过使用加速过氧化物分解成氧气的非生物催化剂(例如,金属离子,如铁)来实现。因此,本发明的组合物可以进一步包含过氧化物酶、过氧化物酶源、产过氧化物酶生物体和/或非生物催化剂(其加速过氧化物分解成氧气)。
本发明的组合物可以进一步包含另外的活性成分,例如另外的抗产甲烷剂(即,减少动物体内的甲烷产生的物质或组合物)。一些另外的抗产甲烷剂是例如3-硝基氧基丙醇(3NOP)、辅酶M类似物、卤化脂肪族C1-C2烃,例如溴仿;蝶呤化合物、羟基甲基戊二酰-CoA(HMG-S-CoA)还原酶抑制剂、脂肪和脂肪酸、植物次生代谢物例如单宁、类黄酮、有机硫化合物、精油、蒜素、替代性氢阱(例如,硝酸盐和硫酸盐)、硝基化合物、丙酸盐和丁酸盐增强剂、不饱和有机酸、产氢细菌的抑制剂(例如,离子载体或细菌素)。优选的抗产甲烷剂是3NOP。在一些实施方式中,另外的活性成分是与本发明组合物相同的制剂(例如,在单位剂量制剂中混合)。然而,在其它实施方式中,组合物包含包括如本文所述的氧化剂的一个部分和包括如本文所述的另外的活性成分的至少一个其它部分,并且优选地这两个部分可以分别、同时或依次施用。
在一些优选的实施方式中,本发明的组合物仅包含一种抗产甲烷剂。在一些实施方式中,组合物不包含另外的抗产甲烷剂。例如,本发明的方法可以基本上不含3NOP。一方面,本发明提供了一种用于口服施用于动物的组合物,所述组合物包含氧化剂和过氧化氢酶(优选其中所述组合物不含碘化物源)。
在优选的实施方式中,本发明的组合物包含氧化剂,所述氧化剂是过氧化物源并且进一步包含过氧化物酶。各种过氧化物酶在本领域中是已知的,并且通常包括(但不限于)血红素过氧化物酶、卤代过氧化物酶、细胞色素c过氧化物酶、谷胱甘肽过氧化物氧还原蛋白酶、钒溴过氧化物酶、锰过氧化物酶、NADH过氧化物酶。
在一些优选的实施方式中,本发明的氧化剂和/或组合物基本上不含过氧化物酶。
诸位发明人已经发现,包含氧化剂(例如氧气源,特别是过氧化物源)和过氧化物酶或过氧化氢酶两者的组合物表现出加速分解成氧气。此类组合物具有以下优点:通过氧气的快速释放增加ORP,同时使氧化剂浓度最小化,例如过氧化物累积。这可能有利于避免例如与高过氧化物水平或过氧化物累积相关的负面作用,例如瘤胃的动物去势和对消化率的负面作用。
然而,在一些优选的实施方式中,氧化剂在不存在过氧化物酶或过氧化氢酶的情况下的自然分解足以通过氧气的快速释放来实现增加ORP的作用,同时使氧化剂浓度最小化,例如过氧化物累积。因此,在一些优选的实施方式中,本发明的组合物基本上不含过氧化氢酶和/或过氧化物酶。
氧化剂:
通常,本发明的方法涉及将氧化剂施用于动物(例如,反刍动物)。通常,氧化剂是氧气源。
氧化剂优选地是过氧化物源。过氧化物源作为氧气源。
过氧化物源可以选自包括(但不限于)以下各项的列表:过氧化氢、尿素过氧化氢复合物、过碳酸钠、过氧化镁、过氧化钠、过氧化锂和过氧化钙或其组合。在一些优选的实施方式中,过氧化物源可以选自包括以下各项的列表:过氧化氢、尿素过氧化氢复合物、过氧化镁、过氧化钠、过氧化锂和过氧化钙或其组合。在一些优选的实施方式中,过氧化物源可以选自包括以下各项的列表:过氧化氢、尿素过氧化氢复合物、过氧化镁、过氧化钠和过氧化锂或其组合。在优选的实施方式中,过氧化物源可以选自包括以下各项的列表:尿素过氧化氢复合物、过氧化镁、过氧化钠和过氧化锂或其组合。金属离子可以催化过氧化物分解成氧气。
在一些优选的实施方式中,过氧化物源(氧气源)可以选自包括(但不限于)以下各项的列表:过氧化氢、尿素过氧化氢复合物、过碳酸钠、过氧化镁、过氧化钠、过氧化锌、过氧化锂和过氧化钙或其组合。
在特别优选的实施方式中,过氧化物源(氧气源)选自包括(但不限于)以下各项的列表:尿素过氧化氢复合物、过碳酸钠、过氧化镁、过氧化钠、过氧化锂和过氧化钙或其组合。
特别优选的过氧化物源是尿素过氧化氢复合物。诸位发明人已经发现尿素过氧化氢复合物特别有效并且具有另外的优点,例如在氨产生方面。
另一种特别优选的过氧化物源是过氧化钙。诸位发明人已经发现,过氧化钙在瘤胃中提供了令人期望的ORP增加,特别是当口服施用时。
过氧化物源(氧气源)优选地呈固体形式。在一些实施方式中,这意味着过氧化物源作为固体成分掺入到动物饲料中。在一些其它实施方式中,这意味着过氧化物源被调配成用于口服施用的固体丸剂。
其它潜在的氧气源包括全氟化碳和内过氧化物。
可替代地,可以使用酶氧气源。还可以存在其它生物催化剂,如酵母。
一方面,本发明提供了一种减少动物体内的甲烷产生的方法,所述方法包括将包含尿素过氧化氢复合物、过氧化镁或其组合的组合物口服施用于动物;优选地其中所述组合物基本上不含碘化物或碘化物源。例如,本发明优选地提供一种减少动物体内的甲烷产生的方法,所述方法包括将包含尿素过氧化氢复合物的组合物口服施用于所述动物,其中所述组合物基本上不含碘化物或碘化物源。诸位发明人已经发现,口服施用包含尿素过氧化氢复合物、过氧化镁或其组合的组合物在减少甲烷产生方面特别有效,特别是在反刍动物中。
酶氧化剂系统:
在一些实施方式中,氧化剂可以是酶氧化剂系统。例如,组合物可以包含酶和共同产生氧化作用的其它组分(例如,氧气源或过氧化物源)。在一些实施方式中,组合物包含酶氧化剂系统,所述酶氧化剂系统与动物体内的内源性组分反应以提供氧化效应(例如,氧气源或过氧化物源)。
在优选的实施方式中,氧化剂是非酶的。然而,对于本发明的组合物中的氧化剂是酶氧化剂系统的实施方式,酶氧化剂系统优选地不包括过氧化物酶,例如动物血红素依赖性过氧化物酶。优选地,本发明的组合物不含乳过氧化物酶。
酶氧化剂系统在本领域是已知的。一种优选的酶氧化剂系统包括氧化还原酶和用于该酶产生过氧化氢的适当底物。可替代地,底物可以是内源性的(并且不存在于组合物中)。
在一些实施方式中,酶氧化剂系统提供葡萄糖与葡萄糖氧化酶之间的反应,并且导致葡萄糖酸和过氧化物的产生。在WO 2012140272中讨论了这种系统,所述文献通过引用整体并入本文。
在一些实施方式中,酶氧化剂系统包括氧化还原酶和用于该酶产生过氧化氢的适当底物。氧化还原酶可以是葡萄糖氧化酶。葡萄糖氧化酶可以与葡萄糖反应以产生过氧化氢。类似地,也可以使用半乳糖氧化酶,从而使所述半乳糖氧化酶与半乳糖反应以产生过氧化氢。
在一些实施方式中,过氧化物可以通过葡萄糖氧化酶的作用由葡萄糖产生。
在一些实施方式中,本发明的组合物可以进一步包含二糖。二糖可以被其对应的糖苷水解酶(例如,蔗糖和蔗糖酶)水解,从而允许单糖的释放,所述单糖又可以通过使用对应的氧化还原酶用作另外的过氧化氢源。另外地,可以添加包含多于两个糖分子并被切割以产生过氧化氢源的寡糖或多糖。
在一些实施方式中,本发明的组合物包含衍生过氧化氢源的两种酶:将二糖分解成成分单糖的糖苷水解酶;以及与单糖反应释放过氧化氢的另外的氧化还原酶。
在一些实施方式中,组合物可以进一步包含另外的过氧化氢源。例如,另外的过氧化氢源是过氧化氢溶液的外源性添加或其通过合适的过氧化氢合物(如过碳酸钠)的释放。
可替代地或另外,可以使用多种酶来产生过氧化氢。黄嘌呤氧化还原酶/氧化酶与次黄嘌呤或黄嘌呤反应以产生过氧化氢。因此,可以将黄嘌呤氧化还原酶/氧化酶和/或黄嘌呤添加到产生过氧化氢的组合物中。类似地,糖醇可以与其适当的氧化酶反应以产生过氧化氢源。例如,甘油氧化酶与甘油反应以产生过氧化氢源,并且因此可以将甘油氧化酶/甘油添加到组合物中。另一个实例是甘露醇与甘露醇氧化酶反应。除此之外,已知柠檬酸会释放过氧化氢,并且因此也可以添加到组合物中。
类似地,L-氨基酸氧化酶是与游离氨基酸反应以产生过氧化氢的酶。同样地,其添加(具有或不具有L-氨基酸补充)可以提供过氧化氢源。
产生过氧化氢的替代性方法可以通过改变氧化还原酶和糖、通过其它酶反应(L-氨基酸氧化酶和L-氨基酸、黄嘌呤氧化还原酶/氧化酶和黄嘌呤/次黄嘌呤)、通过添加过氧化氢合物(如过碳酸钠)或直接添加过氧化氢溶液来使用。
在一些实施方式中,过氧化物源可以是瘤胃微生物,如分泌过氧化氢的乳酸菌。瘤胃中的各种其它细菌(如链球菌)可以用于提供内源性过氧化氢源。由此类细菌产生的过氧化物又可以通过分解过氧化物而用作氧气源。
在一些优选的实施方式中,过氧化物源不是瘤胃微生物或细菌。例如,在一些优选的实施方式中,过氧化物源(氧气源)不是乳酸菌。
动物对象:
本发明的组合物和方法用于动物。本发明特别适用于反刍动物,并且最优选的对象是家牛。反刍动物的实例包括家牛、绵羊、山羊、鹿、长颈鹿、羚羊和骆驼。优选地,反刍动物是牛或绵羊。
在一些实施方式中,动物是青贮饲料饲喂的反刍动物,即反刍动物在食用本发明的组合物或经受本发明的方法之前已经被饲喂过青贮饲料。在一些实施方式中,动物(例如,反刍动物)是放牧家畜,即动物(例如,反刍动物)在食用本发明的组合物或经受本发明的方法之前已经被放牧饲喂。在一些实施方式中,动物是密集生长的,即动物(例如,反刍动物)在食用本发明的组合物或经受本发明的方法之前被饲喂平衡日粮或浓缩饲料。在一些实施方式中,动物是广泛生长的,即动物(例如,反刍动物)在食用本发明的组合物或经受本发明的方法之前在陆地上通过户外放牧来饲喂。本发明还适用于其它非反刍动物,具体地是猪。此类动物是非反刍动物,但仍会产生显著量的甲烷。
在一些优选的实施方式中,动物未装有瘘管或插管。在特别优选的实施方式中,动物是未装有瘘管的反刍动物(例如,牛)。例如,这可能意味着动物是尚未通过外科手术安装瘘管或插管的牛。
动物表现增强
在另外的方面中,本发明提供了一种用于改善动物表现的包含氧化剂的组合物。组合物可以是如本文其它地方所描述的本发明的任何组合物。在优选的实施方式中,本文所述的减少动物体内的甲烷产生的方法可以进一步包括改善动物表现。
在一些实施方式中,本发明促进非产甲烷微生物途径,所述非产甲烷微生物途径由过量氢气而不是甲烷产生挥发性脂肪酸。在一些实施方式中,非产甲烷微生物途径可以包括富马酸盐还原和/或发酵。在一些实施方式中,降低产甲烷活性可以伴随有瘤胃中产生挥发性脂肪酸(例如,产乙酸活性)的非产甲烷活性的增加和/或非产甲烷微生物种群(例如,发酵和富马酸盐还原微生物种群)的增加。由于瘤胃中产生挥发性脂肪酸的非产甲烷活性(例如,产乙酸活性)增加和/或非产甲烷微生物种群(例如,发酵和富马酸盐还原微生物种群)增加,可以观察到动物表现的改善,因为可以将更多的氢气转化为产生挥发性脂肪酸而不是甲烷废气。本发明可以促进非产甲烷微生物途径,所述非产甲烷微生物途径由过量氢气而不是甲烷产生乙酸酯。在一些实施方式中,非产甲烷微生物途径可以包括产乙酸(例如,同型产乙酸)微生物途径。因此,产甲烷活性的降低可以伴随有瘤胃中产乙酸(例如,同型产乙酸)活性的增加和/或产乙酸菌(例如,同型产乙酸菌)种群的增加。由于增加的产乙酸(例如,同型产乙酸)活性和/或增加的产乙酸菌(例如,同型产乙酸菌)种群,可以观察到动物表现的改善,因为可以将更多的氢气转化为产生乙酸酯而不是甲烷废气。
本发明可以促进非产甲烷微生物途径,所述非产甲烷微生物途径由过量氢气而不是甲烷产生丙酸酯和/或中链脂肪酸(例如,戊酸酯和/或己酸酯)。因此,产甲烷活性的降低可以伴随有瘤胃中产生丙酸酯和/或中链脂肪酸(例如,戊酸酯和/或己酸酯)的微生物活性的增加和/或产丙酸酯的和/或产中链脂肪酸的(例如,产戊酸酯的和/或产己酸酯的)微生物种群的增加。
在另外的方面,本发明提供了一种改善动物表现的方法,所述方法包括将包含氧化剂的组合物口服施用于动物。组合物可以是如本文其它地方所描述的本发明的任何组合物。
在优选的实施方式中,改善动物表现是增加产奶量、增加动物体重增加、改善所述动物的奶质量、增加所述动物的所述胃(例如,瘤胃)中的挥发性脂肪酸含量、减少动物(例如,肉牛)的育肥时间、改善胴体质量、改善饲喂效率和/或改善饲料回收比。在优选的实施方式中,可以相对于未经受本发明的方法、组合物或用途的动物测量任何此类改善。
在优选的实施方式中,术语“增加产奶量”可以包括增加奶体积产率;和/或增加奶固体产率。在优选的实施方式中,术语“奶体积产率的增加”意指与由未经受本发明的反刍动物产生的平均体积相比奶体积的增加。在优选的实施方式中,术语“奶固体产率的增加”意指与由未经受本发明的反刍动物产生的平均质量相比奶固体质量的增加。
在实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加至少1%。在实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加至少2%。在实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加至少5%。在实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加至少10%。在实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加至少15%。在实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加至少20%。在实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加至少25%。
在另一个实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加约1%至约2%。在实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加约1%至约5%。在实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加约1%至约10%。在实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加约1%至约15%。在实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加约1%至约20%。在实施方式中,本发明的方法使奶体积产率增加约1%至约25%。
在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加至少1%。在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加至少2%。在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加至少5%。在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加至少10%。在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加至少15%。在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加至少20%。在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加至少25%。
在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加约1%至约2%。在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加约1%至约5%。在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加约1%至约10%。在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加约1%至约15%。在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加约1%至约20%。在实施方式中,本发明的方法使奶固体产率增加约1%至约25%。
在一些实施方式中,“减少育肥时间(finishing time)”意指与未经受本发明的方法的动物的平均育肥时间相比,在屠宰之前达到最终预定体重所需的时间减少。本发明的方法可以将育肥时间减少至少1天、至少2天、至少5天、至少10天或至少20天。
在一些实施方式中,本发明还可以提供瘤胃中挥发性脂肪酸(VFA)的增加。在优选的实施方式中,当使用本发明的方法时,选自乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、戊酸酯和/或己酸酯的一种或多种VFA的浓度可以增加。在优选的实施方式中,本发明的方法提供了至少约1%的VFA浓度的增加。优选地,本发明的方法提供了至少约5%的VFA浓度的增加。优选地,本发明的方法提供了至少约10%的VFA浓度的增加。可以由如反刍动物等动物体内的微生物消化产生的这些VFA可能是VFA产生的重要指标,因为它们的代谢速度最快。在一些实施方式中,VFA的增加是动物消化增加的指示,并且因此是令人期望的结果。
在优选的实施方式中,本发明可以包括施用第二组分,所述第二组分加速产乙酸活性增加和/或产乙酸菌种群增加。在优选的实施方式中,第二组分包含益生菌。
在优选的实施方式中,第二组分可以包含产乙酸菌的活培养物。例如,第二组分可以包含以下各项中的至少一种或其组合:乙酸菌(acetitomaculum ruminis)、潮湿厌氧醋菌(acetoanaerobium noterae)、巴氏醋酸杆菌(acetobacterium bakii)、甲醇醋酸杆菌(acetobacterium carbinolicum)、脱卤醋酸杆菌(acetobacterium dehalogenans)、粪醋酸杆菌(acetobacterium fimetarium)、苹果酸醋酸杆菌(acetobacterium malicum)、泽生醋酸杆菌(acetobacterium paludosum)、冻原醋酸杆菌(acetobacterium tundrae)、威氏醋酸杆菌(acetobacterium wieringae)、伍氏醋酸杆菌(acetobacterium woodii)、阿拉伯醋酸杆菌(acetohalobium arabaticum)、长醋丝菌(acetonema longum)、巴奇嗜碱菌(alkalibaculum bacchi)、布劳特氏球菌ga-1a(blautia coccoides ga-1a)、氢营养布劳特氏菌(blautia hydrogenotrophica)、延长布劳特氏菌u-1a(blautia producta u-1a)、申克布劳特氏菌(blautia schinkii)、食甲基丁酸杆菌a(butyribacteriummethylotrophicum a)、海洋火山喷口栖菌(calderihabitans maritimus)、铁还原一氧化碳嗜热菌(carboxydothermus ferrireducens)、产氢一氧化碳嗜热菌(carboxydothermushydrogenoformans)、贝尔蒂纳克斯一氧化碳嗜热菌(carboxydothermus pertinax)、醋酸梭菌(clostridium aceticum)、产乙醇梭菌a(clostridium autoethanogenum a)、食一氧化碳梭菌(clostridium carboxidivorans)、克氏梭菌a(clostridiumcoskatii a)、梭菌(clostridioides)、艰难梭菌630a(difficile 630a)、德氏梭菌(clostridium drakei)、蚁酸醋酸梭菌(clostridium formicaceticum)、永达尔梭菌(clostridium ljungdahlii)、马氏梭菌(clostridium magnum)、食甲氧苯梭菌(clostridium methoxybenzovorans)、扬氏梭菌(clostridium ragsdalei)、粪味梭菌(clostridium scatologenes)、嗜热苯甲酸氧化性脱硫肠状菌高温共生嗜丙酸亚种(desulfotomaculum thermobenzoicumsubsp.thermosyntrophicum)、聚集真杆菌(eubacterium aggregans)、粘液真杆菌(eubacterium limosum)、纯碱产乙酸性福克斯勒氏菌(fuchsiella alkaliacetigena)、铁还原性福克斯勒氏菌(fuchsiella ferrireducens)、臭味全噬菌(holophaga foetidac)、需钾酸盐马文布莱恩特氏菌(marvinbryantia formatexigens)、甘油穆尔氏菌(moorellaglycerinic)、穆尔德利穆尔氏菌(moorella mulderi)、热醋穆尔氏菌(moorellathermoacetica)、热自养穆尔氏菌(moorella thermoautotrophica)、普氏产醋杆菌(oxobacter pfennigii)、食酸鼠孢菌(sporomusa acidovorans)、食空气鼠孢菌(sporomusa aerivorans)、丙二酸鼠孢菌(sporomusa malonica)、卵形鼠孢菌(sporomusaovata)、少食鼠孢菌(sporomusa paucivorans)、根系鼠孢菌(sporomusa rhizae)、森林土壤醋酸鼠孢菌(sporomusa silvacetica)、球形鼠孢菌(sporomusa sphaeroides)、白蚁鼠孢菌(sporomusa termitida)、葛氏土地孢杆菌rd-1a(terrisporobacter glycolicus rd-1a)、马约贝地孢杆菌(terrisporobacter mayombei)、棕色嗜热产醋菌(thermacetogeniumphaeum)、凯伍热厌氧菌(thermoanaerobacter kivui)和原始介属密螺旋体(treponemaprimitia)。第二组分也可以包含刺激产乙酸菌生长的成分。
在优选的实施方式中,第二组分可以包含富马酸盐还原剂的活培养物。例如,第二组分可以包含以下门中的至少一种的微生物:变形菌门(proteobacteria)、梭杆菌门(fusobacteria)和厚壁菌门(firmicutes)。例如,第二组分可以包含以下各项中的至少一种或其组合:贾氏光岗菌(mitsuokella jalaludinii)、粪肠球菌(enterococcusfaecalis)、屎肠球菌(enterococcus faecium)、产琥珀酸纤维杆菌(fibrobactersuccinogenes)、解乳月形单胞菌(selenomonas lactilytica)、反刍月形单胞菌(selenomonas ruminantium)、维氏小球菌(veillonella parvula)和产琥珀酸沃廉菌(wolinella succinogenes)。第二组分还可以包含刺激富马酸盐还原剂生长的成分(例如,富马酸盐)。
在另外的方面,本发明提供了一种改善动物表现的方法,所述方法包括将另外的抗产甲烷剂和/或氧化剂以及第二组分口服施用于动物,所述第二组分加速产生挥发性脂肪酸的非产甲烷活性增加和/或非产甲烷微生物种群(例如,发酵和富马酸盐还原微生物种群)增加。在优选的实施方式中,本发明提供了一种改善动物表现的方法,所述方法包括将另外的抗产甲烷剂和/或氧化剂以及第二组分口服施用于反刍动物,所述第二组分加速产乙酸活性增加和/或产乙酸菌种群增加。一些另外的抗产甲烷剂在本领域中是已知的,例如3-硝基氧基丙醇(3NOP)、辅酶M类似物、卤化脂肪族C1-C2烃,例如溴仿;蝶呤化合物、羟基甲基戊二酰-CoA(HMG-S-CoA)还原酶抑制剂、脂肪和脂肪酸、植物次生代谢物例如单宁、类黄酮、有机硫化合物、精油、蒜素、替代性氢阱(例如,硝酸盐和硫酸盐)、硝基化合物、丙酸盐和丁酸盐增强剂、不饱和有机酸、产氢细菌的抑制剂(例如,离子载体或细菌素)、海藻和海藻提取物。优选的抗产甲烷剂是3NOP。
在优选的实施方式中,本发明提供了一种改善动物表现的方法,所述方法包括将3NOP和任选地第二组分口服施用于动物(例如,反刍动物),所述第二组分加速产乙酸活性增加和/或产乙酸菌种群(例如,益生菌)增加。
在一些优选的实施方式中,本发明的方法使胃(例如,瘤胃)中的产乙酸菌(例如,同型产乙酸菌)种群增加例如超过约10%。优选地,本发明的方法使胃(例如,瘤胃)中的产乙酸菌(例如,同型产乙酸菌)种群增加超过约20%。优选地,本发明的方法使胃(例如,瘤胃)中的瘤胃产乙酸菌种群增加超过约25%。优选地,本发明的方法使胃(例如,瘤胃)中的产乙酸菌种群增加超过约30%。在一些实施方式中,通过常规手段(例如,采集样品并且使用显微镜来对产乙酸菌进行计数)来测量产乙酸菌种群。
在一些实施方式中,在重复施用本发明之后,本发明实现了随时间推移动物表现的改善(例如,体重增加)。例如,动物表现的改善(例如,体重增加)可以在维持阶段中得到实现。
在一些实施方式中,例如在校正阶段期间,动物表现暂时性降低(例如,体重减轻),随后例如在维持阶段期间,动物表现长期改善(例如,重量增加)。
不希望受理论束缚,动物表现的任何暂时性或瞬时降低(例如,体重减轻)都可能是由氢气累积引起的。在一些实施方式中,氢气累积时段之后是非产甲烷微生物途径增加的时段,以及甲烷产生的长期减少。
本发明还涉及以下附加编号的实施方式:
1.一种用于改善动物表现的包含氧化剂的组合物。
2.一种改善动物表现的方法,所述方法包括将包含氧化剂的组合物口服施用于动物。
3.一种改善动物表现的方法,所述方法包括将另外的抗产甲烷剂和/或氧化剂以及第二组分口服施用于动物,所述第二组分加速产生挥发性脂肪酸的非产甲烷活性增加和/或非产甲烷微生物种群增加。
4.根据实施方式3所述的方法,其中所述非产甲烷活性的增加包括产乙酸活性的增加。
5.根据实施方式3或4所述的方法,其中所述非产甲烷微生物种群的增加包括产乙酸菌种群的增加。
6.根据前述实施方式中任一项所述的方法或组合物,其中所述组合物基本上不含碘化物或碘化物源。
7.根据前述实施方式中任一项所述的方法或组合物,其中所述组合物包含过氧化物酶或过氧化氢酶、产过氧化物酶生物体或催化过氧化物分解的非生物催化剂。
8.根据前述实施方式中任一项所述的方法或组合物,其中所述氧化剂是酶氧化剂系统。
9.根据前述实施方式中任一项所述的方法,其中所述动物是反刍动物。
10.根据前述实施方式中任一项所述的方法,其中所述动物是牛。
11.根据实施方式2或3所述的方法,其中所述动物是反刍动物,并且所述胃是瘤胃。
12.根据前述实施方式中任一项所述的方法或组合物,其中改善动物表现包括以下各项中的一种或多种:增加产奶量、增加动物体重增加、改善所述动物的奶质量、增加所述动物的所述胃(例如,瘤胃)中的挥发性脂肪酸含量、减少动物(例如,肉牛)的育肥时间、改善胴体质量、改善饲喂效率以及改善饲料回收比。
13.根据前述实施方式中任一项所述的方法或组合物,其中所述氧化剂是氧气(O2)源。
14.根据实施方式13所述的方法或组合物,其中所述氧气源是过氧化物源。
15.根据前述实施方式中任一项所述的方法或组合物,其中所述氧化剂是选自以下的氧气源:过氧化氢、尿素过氧化氢复合物、过碳酸钠、过氧化镁、过氧化钠、过氧化锂和过氧化钙或其组合。
16.根据前述实施方式中任一项所述的方法或组合物,其中所述氧化剂是尿素过氧化氢复合物。
17.根据前述实施方式中任一项所述的方法或组合物,其中所述氧化剂是过氧化钙。
18.根据前述实施方式中任一项所述的方法或组合物,其中所述氧化剂是产过氧化物细菌;任选地,其中所述产过氧化物细菌是乳酸菌。
19.根据前述实施方式中任一项所述的方法,其中所述方法包括在口服施用之前将所述组合物添加到食物中。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述方法包括以下步骤:(i)在饲喂之前将所述组合物喷洒到食物上;以及(ii)向所述反刍动物饲喂所述食物和组合物的混合物。
21.根据前述实施方式中任一项所述的方法或组合物,其中所述组合物进一步包含食物组分,任选地其中所述食物组分包含玉米、大麦、大豆和/或糖蜜。
22.根据前述实施方式中任一项所述的组合物或方法,其中所述组合物包含包括以下各项的包衣:椰子油、甘油、甘油、二氧化硅水凝胶、聚(甲基丙烯酸甲酯)胶囊、聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)(PLGA)、海藻酸盐、聚(乙烯基吡咯烷酮)PVP、硬脂、乙基纤维素、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯-低聚(羟基丁酸酯)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、甲基丙烯酰胺壳聚糖、氰基丙烯酸酯、海藻酸钠、聚异丁烯、异丁烯异戊二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚异戊二烯、聚乙烯、乙酸乙烯酯或其组合。
23.根据前述实施方式中任一项所述的组合物或方法,其中所述组合物包含包括椰子油的包衣。
24.根据前述实施方式中任一项所述的组合物,其中所述组合物包含氧化铁、氧化锌、硬脂酸镁、氢化脂或其组合。
25.根据前述实施方式中任一项所述的方法,其中所述组合物使所述动物的所述胃中的所述氧化还原电位增加至少约+100mV。
26.根据前述实施方式中任一项所述的方法,其中所述组合物的口服施用在口服施用后至少约1小时的时段内提高了所述动物的所述胃中的氧化还原电位。
27.根据前述实施方式中任一项所述的方法,其中所述组合物的口服施用诱导并维持所述胃中的约-200mV至约-100mV的氧化还原电位持续至少约1小时。
28.根据前述实施方式中任一项所述的方法,其中所述组合物的口服施用不使所述胃的pH降低超过10%。
29.根据前述实施方式中任一项所述的方法,其中所述方法进一步包括施用另外的抗产甲烷剂。
30.根据前述实施方式中任一项所述的方法,其中所述另外的抗产甲烷剂是3-硝基氧基丙醇。
31.根据前述实施方式中任一项所述的组合物或方法,其中所述组合物的约0.01重量%至约0.1重量%是所述氧化剂。
32.根据前述实施方式中任一项所述的组合物或方法,其中所述组合物的约0.05重量%至约10重量%是所述氧化剂;优选地约0.1%至约5%;优选地约0.5%至约2.5%;优选地约1%至约2%。
33.根据前述实施方式中任一项所述的组合物或方法,其中基本上所有的所述组合物都是所述氧化剂。
34.根据前述实施方式中任一项所述的方法,其中所使用的组合物是根据前述实施方式中任一项所述的组合物。
35.根据前述实施方式中任一项所述的组合物在改善动物表现中的用途。
实施例
本发明的组合物和方法通过以下非限制性实施例来说明。
实施例1-RUSITEC组合物筛选第1轮
Czerkawski和Breckenridge(《英国营养学杂志(British Journal ofNutrition)》,1997,第38(3)卷,第371-384页)描述了被称为瘤胃模拟技术(RUSITEC)的成熟瘤胃研究测定法。本发明人采用RUSITEC系统来筛选本发明的一系列组合物作为饲料添加剂的离体效果。
实验细节:将800ml容器用于RUSITEC设置,并且对于筛选的每种饲料添加剂/对照,采用四个重复系统。以下给出的结果是四次重复实验的平均结果。从>3只装有瘘管的供体动物中收集新鲜的瘤胃液和消化物,所述供体动物已经适应了与容器中测试的饮食类似的饮食。将收集到的内容物汇集以消除差异。每个容器至少收集500ml瘤胃液和90g消化物。使用消化物的目的是让纤维垫上的微生物复制并附着在新引入的饲料袋上。对于每次实验,将包括对照组合物或含有饲料添加剂的组合物的饲料组合物在多孔袋中添加到RUSITEC系统中。另外,向容器中添加含有牧草青贮的第二袋(“草料袋”)。向每个容器中添加450ml瘤胃液、350ml厌氧唾液、含有饲料组合物的适当袋、草料袋和80g汇集的消化物。在添加前记录饲料组合物和草料袋中的每一者的干重。根据McDougall(《生物化学杂志(Biochemical Journal)》,1948,第43(1)卷,第99-109页)制备人工唾液,并以每小时27.5ml的速率泵入容器中。在实验程序的持续时间内,每个容器都保持在39℃的恒温下。溢流容器保持在2℃下。每24小时取出含有饲料组合物的袋并更换为新袋,每48小时更换草料袋。向RUSITEC系统添加以下饲料组合物:
参考组合物CO:由烤大麦、小麦干酒糟、干谷物、干甜菜浆、大豆(豆)壳、甘蔗糖蜜、压片玉米、大豆、氯化钠和碳酸钙组成的对照组合物(20g)。
参考组合物A(“LARS1X”):由0.54g尿素过氧化氢复合物、0.06g碘化钾和组合物CO(20g)组成的饲料组合物。
本发明组合物B:由0.54g尿素过氧化氢复合物和组合物CO(20g)组成的饲料组合物。
结果1.1:测量结果包含沼气产生,特别是甲烷和氨的产生。历经21天监测所产生的气体的总体积,特别是从系统中逸出的甲烷和氨的体积。另外,每日测量容器和溢出的瘤胃液的pH。结果也在附图1中示出。
表1.1-RUSITEC组合物筛选第1轮-气体逸出和pH结果
1总气体中的CH4比例相对于对照的减少(%)=(CO的总气体中的CH4比例(%)-X的总气体中的CH4比例(%))/CO的总气体中的CH4比例(%)×100;其中X是A、B或C。
2每日产生的CH4相对于对照的减少(%)=(CO产生的CH4(mmol/天)-B产生的CH4(mmol/天))/CO产生的CH4(mmol/天)×100。
结论1.1:据观察,相对于对照,不含碘化物源的组合物B实现了所逸出的总气体体积的显著减少(参见图3)。组合物B还实现了相对于对照所产生的甲烷体积的显著减少(大于50%)(参见图2)。与对照相比,组合物B还实现了每日在瘤胃中产生的甲烷量的总体减少(参见图4)。
结果1.2:记录历经21天的实验期从RUSITEC中逸出的CH4的累积体积。
表1.2-RUSITEC组合物筛选第1轮-气体逸出和pH结果
还监测pH,并且结果在图6中示出。
结论1.2:如表1.2所示,相对于对照,施用组合物B显著降低了历经21天的试验期从瘤胃中逸出的甲烷的累积体积。值得注意的是,相对于对照减少了60%以上。
值得注意的是,与对照组合物CO相比,组合物B的施用基本上没有导致瘤胃的酸化,如图6所示。具体地,据观察,除了上述甲烷产生的减少之外,组合物B保持与对照组合物CO类似的pH。
这种基本上没有酸化的情况是令人惊讶的。从沼气产生结果来看,预计抑制瘤胃中甲烷产生的组合物还将促进挥发性脂肪酸的代谢形成(不希望受理论束缚)。因此,可能预计会出现瘤胃的对应酸化(这会对反刍动物的饲料消化率产生负面影响),但没有观察到。
实验1.3:通过使用如上所述的RUSITEC模型在模拟消化之前和之后测量饲料组合物的干重变化来评估每种饲料添加剂组合物对干物质消化率的影响。
在上文指定的每个更换间隔下,当从容器中取出饲料组合物袋或草料袋时,用25ml唾液对其进行洗涤以分离尽可能多的微生物,并将洗涤物放回容器。在试验的最后7天(15-21),在唾液洗涤后,在洗涤机中将饲料袋和草料袋以30分钟的冲洗周期进行洗涤,不加热、不使用洗涤剂或不旋转。洗涤后,将袋在55℃的温度下干燥48小时,并记录干重。
结果1.3:如上所述测量每种经筛选组合物的干物质消化率。
表1.3-RUSITEC组合物筛选第1轮-干物质消化率结果
| 组合物 | A(参考) | B | CO(参考) | SEM | P值 |
| 草料消化率3(%) | 62.28 | 69.42 | 75.39 | 4.591 | 0.242 |
| 小丸消化率(%) | 70.22 | 71.79 | 69.75 | 1.643 | 0.913 |
| 平均消化率4(%) | 66.25 | 70.6 | 72.57 | 2.976 | 0.47 |
3消化率(%)=(1-(消化后的饲料干重/消化前的饲料干重))×100。
4平均消化率是指小丸组合物和草料组合物两者的平均消化率。
结论1.3:如图7-10所示,这些结果表明组合物B的施用似乎对消化率没有实质性负面影响。值得注意的是,据观察,组合物B保持与对照组合物CO类似的消化率,并且比活性对照组合物A保持更大程度的消化率。
结果1.4:历经21天监测从系统中逸出的氨的体积。
表1.4-RUSITEC组合物筛选第1轮-氨逸出
| 组合物 | A(参考) | B | CO(参考) | SEM | P值 |
| 每升氨浓度(mM) | 7.0556 | 8.0805 | 4.028 | 0.3661 | <0.001 |
结论1.4:与对照组合物CO相比,组合物B的施用实现了从瘤胃中逸出的氨量的总体增加。值得注意的是,据观察,组合物B相对于对照组合物CO以及相比于活性对照组合物A实现了更大的增加,如图5所示。
瘤胃中氨产生的减少与瘤胃的动物去势有关。因此,本发明人观察到的本发明的组合物B的氨产生水平提高表明本发明的方法和组合物避免了瘤胃的实质性动物去势。因此,本发明人已经表明,本发明的方法和组合物可以实现甲烷产生的期望减少,令人惊讶的是没有引起瘤胃的实质性动物去势,这可以避免与瘤胃动物去势相关的一些负面影响,例如消化率降低。
结果1.5:在第21天测量对照组合物实验和组合物B实验中产生的挥发性脂肪酸(VFA)的量(毫摩尔/升)。
表1.5-RUSITEC组合物筛选第1轮-挥发性脂肪酸产生
实施例2-RUSITEC组合物筛选第2轮
使用另外的一系列组合物重复实施例1的方法:
参考组合物CO:由烤大麦、小麦干酒糟、干谷物、干甜菜浆、大豆(豆)壳、甘蔗糖蜜、压片玉米、大豆、氯化钠和碳酸钙组成的对照组合物(20g)。
组合物D(“UHP 0.5X”):由0.27g尿素过氧化氢复合物和组合物CO(20g)组成的饲料组合物。
组合物E(“MgO2 0.5X”):由0.162g过氧化镁复合物(其中所述复合物包括24%-28%的过氧化镁)和组合物CO(20g)组成的饲料组合物。
组合物G(“UHP 0.25X”):由0.135g尿素过氧化氢复合物组合物CO(20g)组成的饲料组合物。
结果2.1:如上所述,测量结果包含沼气产生和pH。
表2.1-RUSITEC组合物筛选第2轮-气体逸出结果
相对于对照,组合物D、E和G的施用实现了从瘤胃中逸出的气体总体积的减少。相对于对照,组合物D实现了总气体逸出体积的减少(也参见图13)。
与对照组合物CO相比,组合物D、E和G的施用实现了从瘤胃中逸出的甲烷体积的总体显著减少。值得注意的是,相对于对照组合物CO,组合物D实现了所产生的甲烷体积的50%以上的减少(也参见图12)。
与对照组合物CO相比,组合物D、E和G的施用实现了每日在瘤胃中产生的甲烷量的总体显著减少。值得注意的是,相对于对照组合物CO,组合物D实现了每日甲烷产生的50%以上的减少(也参见图14)。
值得注意的是,如图15所示,与对照组合物CO相比,组合物D、E和G的施用没有导致瘤胃的显著酸化。具体地,据观察,相对于对照组合物CO,除了上述甲烷产生的减少之外,组合物D和G还导致pH增加。这些结果表明,组合物D、E和G可以展现出对甲烷产生的抑制作用,而不会引起瘤胃酸化以及对消化率产生负面影响。
结果2.2:测量如上所述筛选的组合物中的每一种的干物质消化率。
表2.2-RUSITEC组合物筛选第2轮-干物质消化率结果
| 处理 | D | E | G | CO | SEM | P值 |
| 草料消化率(%) | 68.64 | 78.37 | 71.01 | 77.44 | 1.6542 | <.0001 |
| 小丸消化率(%) | 71.25 | 71.26 | 70.35 | 71.55 | 0.7059 | 0.0133 |
| 平均消化率(%) | 69.94 | 74.81 | 70.68 | 74.5 | 1.0823 | <.0001 |
结论2.2:如图16-19所示,干物质消化率结果表明组合物D、E或G的施用似乎对消化率没有实质性负面影响。
说明性实施例3-ORP测定
动物的胃中的ORP(以及本发明的组合物对ORP的影响)可以通过用于ORP测量的常规方式来测量。例如,可以使用以下优选方法:(i)通过调整商业可得的pH丸剂来制备ORP计量丸剂;(ii)施用ORP计量丸剂;(ii)启动ORP测量;(iii)施用正在研究的组合物;(iv)通过定期进行ORP测量来测量组合物随时间对ORP的影响。
例如,动物的胃(例如瘤胃)中的ORP可以使用团状电极来测量,所述团状电极是经口或经瘘管插入瘤胃中的约100mm×20mm的胶囊。丸剂将测量结果发送到500m范围内的控制站数据记录器。
实施例4-ORP数据
最初的实验表明,本发明的组合物和方法增加了动物的胃中的ORP,特别是在反刍动物的瘤胃中。本发明人观察到产甲烷作用通常需要消化道(例如瘤胃)中的约-200mV或更低的ORP。本发明人还观察到本发明的组合物(例如实施例1和2的组合物B、D、E、G)能够在一段持续的时间内(例如大于约2-4小时)实现动物的消化道中的ORP的至少约+100mV的增加(即将ORP升高至约-100mV以上)。
讨论:不希望受理论束缚,据信这些结果证实了ORP的增加是产甲烷活性降低而没有实质上降低消化率(并因此保持饲喂效率和动物表现)的原因。具体地,当使用过氧化物源时,胃中过氧化物的浓度保持较低(因为过氧化物以持续的方式释放,以确保快速分解提供持续的氧气供应)。升高的ORP保持不变,并且因此过氧化物源组合物充当氧气源,而不是由过氧化物的微小且可忽略的动物去势作用引起的产甲烷活性的任何降低。
实施例5-体内甲烷排放研究
实验
进行甲烷排放研究以确定饲喂不同剂量的饲料添加剂对肠道发酵的影响。一般来说,每天早上8点向动物(在此实施例中为成年母羊,其体重在试验开始时为大约80kg)饲喂添加了饲料添加剂的500g浓缩物(30%玉米粉、30%大麦、16.5%大豆皮、15.5%大豆粉、5%糖蜜、3%矿物质和维生素)。记录任何被拒绝的浓缩物/添加剂。然后,绵羊可以在一整天内随意获得牧草青贮和水,并记录每只动物的青贮食用量。
在实验开始时(‘第1周’)和49天后(‘第7周’)记录所有动物的体重。
通过使用便携式收集室(PAC)来记录甲烷排放量。简而言之:这些是密封的室,单个动物在其中停留1小时。在此期间,在0分钟、25分钟和50分钟测量甲烷、氧气和二氧化碳。这些数据点针对温度和湿度进行调整,以允许3种气体每小时和每日的排放率。如以上所定义的,在第1周和第9周将动物放入PAC。
将12只至少2岁的成年母羊分成2组,每组6只绵羊。一组每天接受2.355g剂量的尿素-过氧化氢(称为第1组),并且另一组每天接受4.71g剂量的尿素-过氧化氢(称为第2组)。
对照组:历经7周的时间每天给绵羊饲喂0.5kg包括动物饲料的饲料浓缩物。
处理组1(UHP 0.5X):历经7周的时间每天给绵羊饲喂0.5kg饲料浓缩物,所述饲料浓缩物包括与对照组相同的动物饲料和0.15%(按重量计)的尿素过氧化氢复合物。
处理组2(UHP 1X):历经7周的时间每天给绵羊饲喂0.5kg饲料浓缩物,所述饲料浓缩物包括与对照组相同的动物饲料和0.3%(按重量计)的尿素过氧化氢复合物。
每天的甲烷排放量(CH4/天)和动物每体重的甲烷排放量(CH4/BW)可以见下表。
结果
下文给出了研究的第1周和第7周每只动物的平均甲烷产生。甲烷产生也是相对于动物的体重(BW)给出的(即每kg动物体重的甲烷升数)。
处理组1
处理组2
实施例6-体内饲喂效率研究
实验:进行了一项研究来确定饲料添加剂的消耗对动物表现的影响。据估计,2%-12%的动物饲料能量含量通过肠道发酵而损失。此研究检查了是否通过肠道发酵的潜在减少将另外的能量转移给动物,通过改进的饲料:增重度量来观察这一点,所述度量是动物提高每单位进食饲料的体重增长率的能力。
将60只成年母羊(平均起始体重为大约80kg)分成相等的3组,每组20只绵羊。按照上述动物研究-甲烷排放中的描述喂养动物。将动物分成:对照组(不给予饲料添加剂);处理组1(每日给予2.355g尿素-过氧化氢);处理组2(每天给予4.71g尿素-过氧化氢)。
在实验开始时(第1天)和研究结束时(第49天)对动物进行称重。在整个研究过程中,对消耗的所有饲料(DMI)进行称重和记录。
饲料:增重比计算如下:
重量增加=最终重量-初始重量
饲料:增重比=重量增加/每日DMI
如下表所示,这是在单个动物和小组的基础上计算的。
结果:下文给出了在研究开始和结束时动物的体重以及动物的平均每日干物质摄入量(DMI)。然后计算重量增加与DMI的比率,以确定每只动物的饲喂效率。
结论:到第7周,施用包括尿素过氧化氢复合物的饲料浓缩物的处理组显示甲烷产生显著降低。饲喂效率结果表明,处理没有对重量增加产生负面影响,并且因此没有对饲料的消化率产生实质性的负面影响。值得注意的是,处理组的动物平均增重高于对照组,从而表明本发明对消化率和饲喂效率具有正面影响。不希望受理论束缚,通过增加动物体内的ORP并减少产甲烷作用,本发明的组合物和方法可以将更多的食物重量转移给动物,而不是消化道中的产甲烷菌。
实施例7-更高剂量动物研究
基于实施例5和6中描述的研究的进一步动物研究正在进行中,在另外两个处理组中使用更高剂量的尿素过氧化氢复合物。更高剂量研究涉及对包括0.6%尿素过氧化氢复合物(UHP 2X)和1.2%尿素过氧化氢复合物(UHP 4X)的饲料浓缩组合物进行试验。预计包括更高浓度尿素过氧化氢复合物的处理在减少反刍动物的甲烷产生方面将更有效,同时还保留了其它有益性质,如对消化率没有实质性负面影响以及潜在地提高饲喂效率。
实施例8-离体动物去势研究
实验:进行离体研究以调查本发明的组合物对瘤胃液中原生动物种群的影响。所述研究包括用包括浓度增加的尿素过氧化氢复合物和碘化钾(“UHP+KI”)的试验组合物和对照组合物(“水”和“N2:CO2”)处理稀释的新鲜瘤胃液(“RF”),进一步稀释样品,然后通过显微镜对原生动物种群进行计数。实验重复三次。实验在密封小瓶中在N2:CO2(80:20)气氛下进行。
结果:如下所示,与未处理的样品相比,原生动物计数基本上不受本发明的处理的影响。此外,没有观察到原生动物种群随测试处理浓度增加而减少的趋势。
表8.1-原生动物显微镜计数结果
结论:令人惊讶的是,与测试处理相关的原生动物计数没有减少。此外,增加测试组合物的浓度与原生动物计数的任何减少之间没有关系。因此,预计本发明的组合物在测试浓度下似乎不会实质上对瘤胃进行灭虫。
在此实验中使用碘化钾。不希望受理论束缚,碘化钾被认为有助于尿素过氧化氢复合物的分解以及由此产生的氧气释放。对于基本上不含碘化钾的本发明的处理组合物来说,预计会有类似的结果,因为本文的其它实验表明在没有碘化钾的情况下也可能有类似的氧气释放。
此实验还表明,将瘤胃液暴露于大气气体混合物(N2和CO2)与原生动物计数减少有关。这表明瘤胃液暴露于大气气体(例如通过瘘管)可能与原生动物计数减少(即动物去势)有关。
实施例9-进一步的ORP测定和数据
实验:进行了体内研究以调查本发明的饲料添加剂对牛的瘤胃ORP的影响。所述研究涉及向每头奶牛施用ORP测量丸剂,以允许每10分钟记录一次ORP读数,将牛分成三组:对照组(接受不含本发明的任何饲料添加剂的饲料)、低剂量组(每天接受100g CaO2以及饲料——在单次早晨饲喂时递送添加剂)和高剂量组(每天接受200g CaO2以及饲料——在单次早晨饲喂时递送添加剂)。大约450小时后打开瘤胃。
结果:
这项研究的结果在图20中给出,所述图分别显示了对照组、低剂量组和高剂量组的以10分钟为间隔进行测量的瘤胃中的ORP水平(mV)随时间的变化。
针对对照组中的动物测量的平均基线ORP读数为约-440mV。约-440mV的此平均基线ORP读数可以用于帮助比较对照ORP与由于动物食用添加剂而导致的ORP增加。大约450小时后打开瘤胃,并且此时间点后的ORP结果应该被忽视。
每次早晨饲喂后,瘤胃中的ORP在至少一小时的持续时间段内至少增加+100mV。
对于经处理的动物,在多次饲喂周期后,观察到累积效应,使得持续ORP升高的持续时间随着每次后续饲喂而变长。
另外,随着饲喂周期数的增加,经处理动物的基线逐渐高于在对照组中观察到的基线。这种效果在高剂量组中尤为明显。在最初约300-350小时的初始阶段可以观察到“校正阶段”,因为ORP曲线显示总体升高,每次施用后具有特定升高,而在两次施用之间ORP暂时降低至基线以下。
在最初约300-350小时的初始阶段后直至研究结束可以观察到“维持阶段”,并且在此阶段中,ORP曲线显示总体升高,每次施用后具有特定升高,并且在两次施用之间ORP没有实质上降低至基线以下。
结论:体内观察到的ORP曲线与通过RUSITEC离体测定生成的ORP曲线一致,其中还观察到ORP增加与甲烷排放减少之间的强相关性。因此,预计经处理动物的甲烷排放量会对应减少。
经处理动物的基线ORP随时间逐渐增加的观察结果表明,本发明的处理持续向更高的基线ORP转变。
实施例10-离体(RUSITEC)测定与体内ORP测量的比较
进行了进一步的离体(RUSITEC)和体内研究,以调查本发明的饲料添加剂对牛的瘤胃ORP的影响与在RUSITEC实验(如实施例1和2中所描述的实验)中观察到的影响之间的相关性。
实验10.1:体内研究涉及向四头奶牛施用与实施例9中所述的相同的ORP测量丸剂。被命名为B423和B419的两头奶牛每天被饲喂221.7g过氧化钙(CaO2),其被掺入3kg常规饲料浓缩混合物中。被命名为B420和B421的两头奶牛是对照动物,每天只饲喂没有本发明的添加剂的3kg常规饲料浓缩混合物。ORP测量丸剂在约13小时进入瘤胃,并且约18小时开始向动物施用饲料(有或没有添加剂)。
结果10.1:在图21和22中,所研究牛的瘤胃的测得的ORP水平(y轴)显示为时间(x轴)的函数。
实验10.2:为了与体内数据进行比较,建立如实施例1和2中所述的各种RUSITEC实验,并在第16天的24小时内测量ORP,并测试几种不同的氧化剂,包含过氧化钙。定期测量RUSITEC瘤胃系统中的ORP。
结果10.2:在图23中,对于所测试的氧化剂中的每一种,ORP(mV,x轴)被绘制为时间(小时,y轴)的函数。
结论:对于相同的过氧化钙包含率(即等效剂量),体内ORP曲线与RUSITEC离体模型中观察到的曲线相当。这证实了离体模型(RUSITEC)是瘤胃反应的代表。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下,除了本文所描述的那些之外,本发明的各种修改对于本领域技术人员来说将从前面的描述中变得显而易见。这种修改旨在也落入所附权利要求的范围内。本申请中引用的所有参考文献(包含所有专利、专利申请和出版物)均通过引用整体并入本文。
Claims (35)
1.一种通过增加动物的胃中的氧化还原电位来减少所述动物体内的甲烷产生的方法,所述方法包括将包含氧化剂的组合物口服施用于所述动物。
2.一种减少动物体内的甲烷产生的方法,所述方法包括将包含氧化剂的组合物口服施用于所述动物,其中所述组合物是以使所述胃的氧化还原电位增加至少约+100mV持续至少约1小时的时间段的剂量施用于所述动物的。
3.一种用于口服施用于动物的呈丸剂(bolus)形式的组合物,所述组合物包含:
(i)氧化剂;
(ii)赋形剂;以及
(iii)包衣。
4.一种呈小丸(pellet)形式的组合物,所述组合物包含:
(i)过尿素过氧化氢复合物或过氧化镁或其组合;
(ii)食物组分;以及
(iii)包衣。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述组合物基本上不含碘化物或碘化物源。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法或组合物,其中所述组合物包含过氧化物酶或过氧化氢酶、产过氧化物酶生物体或催化过氧化物分解的非生物催化剂。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法或组合物,其中所述氧化剂是酶氧化剂系统。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述动物是反刍动物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述动物是牛。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述动物是反刍动物,并且所述胃是瘤胃。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述方法不显著降低食物在所述胃中的消化率。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述方法提高饲喂效率。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述方法通过在基本上不对所述胃进行动物去势(defaunate)的情况下抑制产甲烷菌来减少甲烷。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法或组合物,其中所述氧化剂是氧气(O2)源。
15.根据权利要求14所述的方法或组合物,其中所述氧气源是过氧化物源。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法或组合物,其中所述氧化剂是选自以下的氧气源:过氧化氢、尿素过氧化氢复合物、过碳酸钠、过氧化镁、过氧化钠、过氧化锂和过氧化钙或其组合。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法或组合物,其中所述氧化剂是尿素过氧化氢复合物。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法或组合物,其中所述氧化剂是过氧化钙。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法或组合物,其中所述氧化剂是产过氧化物细菌;任选地,其中所述产过氧化物细菌是乳酸菌。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述方法包括在口服施用之前将所述组合物添加到食物中。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述方法包括以下步骤:(i)在饲喂之前将所述组合物喷洒到食物上;以及(ii)向所述反刍动物饲喂所述食物和组合物的混合物。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法或组合物,其中所述组合物进一步包含食物组分,任选地,其中所述食物组分包含玉米、大麦、大豆和/或糖蜜。
23.根据前述权利要求中任一项所述的组合物或方法,其中所述组合物包含包括以下各项的包衣:椰子油、甘油(glycerin)、甘油(glycerol)、二氧化硅水凝胶、聚(甲基丙烯酸甲酯)胶囊、聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)(PLGA)、海藻酸盐、聚(乙烯基吡咯烷酮)PVP、硬脂、乙基纤维素、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯-低聚(羟基丁酸酯)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、甲基丙烯酰胺壳聚糖、氰基丙烯酸酯、海藻酸钠、聚异丁烯、异丁烯异戊二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚异戊二烯、聚乙烯、乙酸乙烯酯或其组合。
24.根据前述权利要求中任一项所述的组合物或方法,其中所述组合物包含包括椰子油的包衣。
25.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中所述组合物包含氧化铁、氧化锌、硬脂酸镁、氢化脂或其组合。
26.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述组合物使所述动物的所述胃中的所述氧化还原电位增加至少约+100mV。
27.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述组合物的口服施用在口服施用后至少约1小时的时段内提高了所述动物的所述胃中的氧化还原电位。
28.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述组合物的口服施用诱导并维持所述胃中的约-200mV至约-100mV的氧化还原电位持续至少约1小时。
29.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述组合物的口服施用不使所述胃的pH降低超过10%。
30.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述方法进一步包括施用另外的抗产甲烷剂。
31.根据权利要求30所述的方法,其中所述另外的抗产甲烷剂是3-硝基氧基丙醇。
32.根据前述权利要求中任一项所述的组合物或方法,其中所述组合物的约0.01重量%至约0.1重量%是所述氧化剂。
33.根据前述权利要求中任一项所述的组合物或方法,其中所述组合物的约0.05重量%至约10重量%是所述氧化剂;优选地约0.1%至约5%;优选地约0.5%至约2.5%;优选地约1%至约2%。
34.根据前述权利要求中任一项所述的组合物或方法,其中基本上全部的所述组合物都是所述氧化剂。
35.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所使用的组合物是根据前述权利要求中任一项所述的组合物。
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