调控反刍动物瘤胃微生物发酵的植物源天然化合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了调控反刍动物瘤胃微生物发酵的植物源天然化合物及其应用。本发明专利技术从100种植物源天然化合物中筛选得到有效促进反刍动物瘤胃微生物发酵的式Ⅰ所示原小檗碱型化合物，其具有减缓或抑制瘤胃微生物产氨活性、提高微生物产气量或提高瘤胃氮的利用效率等活性；其中，式Ⅱ和式Ⅲ所示化合物可显著降低瘤胃中氨氮的生成，氨氮产量分别降低16.13

【技术实现步骤摘要】
调控反刍动物瘤胃微生物发酵的植物源天然化合物及其应用


[0001]本专利技术涉及植物源天然化合物，本专利技术进一步涉及调控反刍动物瘤胃微生物发酵的植物源天然化合物及其在促进反刍动物瘤胃微生物发酵中的应用，属于植物源天然化合物及其应用领域。

技术介绍

[0002]反刍动物主要包括奶牛、肉牛、山羊和绵羊等，是畜产品肉和奶的重要来源，对于提升国民营养水平、保障身体健康具有重要意义。瘤胃是反刍动物四个胃之一，体积占90%以上，是最重要的胃，负责将纤维素、蛋白质等饲料消化成糖和氨基酸，为动物机体提供能量和氮源，是“吃草产奶（肉）”的核心转化工厂。瘤胃中栖息着大量微生物，包括细菌、真菌、原虫和古菌等，微生物发酵过程中将牧草、玉米、豆粕等饲料，消化分解成单糖、氨、氨基酸、挥发性脂肪酸等营养物质，所以瘤胃微生物发酵能力和效率是决定饲料转化效率、动物健康和生产性能的决定因素之一。
[0003]针对瘤胃微生物发酵的饲料调控剂比较多，包括天然植物源和化工合成类化合物，主要靶向不同发酵功能提供调控功能。比如，针对瘤胃微生物甲烷产生，开发了莫能菌素、丝兰皂苷提取物、植物精油等调控剂，抑制瘤胃甲烷产生，促进瘤胃发酵；针对瘤胃微生物产酸过多，开发了碳酸氢钠、莫能菌素等调控剂，抑制淀粉分解产酸；针对瘤胃微生物纤维分解效率低，开发了纤维素酶、半纤维素酶等调控剂，促进纤维分解利用；针对瘤胃微生物产氨过快，开发了莫能菌素、缩合单宁等调控剂，减缓了氨氮释放速度。
[0004]在瘤胃微生物发酵中，氨氮产生和产气量是两个重要功能，涉及能量与氮的同步释放与平衡利用，对提升瘤胃发酵功能具有重要意义。瘤胃氨氮由微生物分泌的酶催化产生，主要来源于含氮化合物比如氨基酸、肽、非蛋白氮等的分解，氨是瘤胃微生物蛋白合成的主要氮源，为动物机体提供60
‑
70%可代谢蛋白。但是，瘤胃微生物产氨活性偏强，导致氨氮释放速度快，降低了微生物对氨的利用效率，多余的氨随着粪便排出体外，既会造成氮的浪费，也会导致环境氮排放污染。因此，抑制瘤胃微生物产氨活性对于提供反刍动物氮利用率，减少氮向环境排放，提供生产性能均具有重要意义。产气量是评价瘤胃微生物发酵的重要指标，产气量升高代表微生物生长速度快、活力强、代谢旺盛、发酵水平高，对营养素尤其是能量和氮利用率高。
[0005]针对瘤胃微生物氨氮产生和产气量这些发酵指标，目前常用的调控剂包括化工合成类和天然植物源化合物。化工合成类化合物，比如莫能菌素，易在动物肉或奶中残留，对动物健康和人体健康有潜在风险，尤其是抗生素类化合物易产生耐药性。天然植物源化合物安全性更高一些，但目前开发的种类偏少，其中缩合单宁应用较多，但存在抗营养、抑制微生物发酵等问题，会干扰葡萄糖、蛋白质和维生素等营养物质的吸收和消化，能增加小肠粘膜细胞的通透性，导致更多物质进入肠道而产生危害作用。
[0006]来源于植物的天然化合物具有低毒性、高安全性、高生物利用度、多功能性等优点，且多数植物还属于动物在野生状态下的采食原料，更符合动物机体的利用规律，不会对
动物产生明显的毒副作用，不容易产生抗药性，且对生态环境友好。原小檗碱型天然植物源化合物，比如小檗碱、表小檗碱、黄连碱，主要来源于黄连、黄柏等植物，被添加到饲料中，仅限于抑菌、抗腹泻的用途。
[0007]鉴于此，开发新的原小檗碱型植物源天然化合物调控瘤胃微生物发酵，对于提高氮的利用效率，减少氮的排放，保证动物健康等具有重要的意义。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的之一是提供调控反刍动物瘤胃微生物发酵的植物源天然化合物；本专利技术的目的之二是将所述的植物源天然化合物应用于调控反刍动物瘤胃微生物发酵。
[0009]本专利技术的上述目的是通过以下技术方案来实现的：调控反刍动物瘤胃微生物发酵的原小檗碱型化合物，其结构式为式I所示：式I其中，R1、R2、R3、R4相同或各不相同，选自
‑
OCH3基团或
‑
OH基团；或R1+R2以及R3+R4均为
‑
OCH2O
‑
基团。
[0010]作为本专利技术优选的实施方案，R3+R4为
‑
OCH2O
‑
基团，R1、R2为
‑
OCH3基团或R1+R2为
‑
OCH2O
‑
基团。
[0011]作为本专利技术最优选的实施方案，式I化合物选自下式Ⅱ或式Ⅲ所示的化合物：式
Ⅱꢀ
式Ⅲ本专利技术中式Ⅰ、式Ⅱ或式Ⅲ所示化合物的酸加成的盐或水合物也包括在本专利技术之中；所述化合物的酸加成的盐可以是盐酸、醋酸、硫酸等酸加成无毒的盐，其它的盐也包括在本专利技术之中。
[0012]本专利技术进一步提供了式Ⅰ、式Ⅱ或式Ⅲ所示化合物或其盐作为饲料添加剂促进反刍动物瘤胃微生物发酵中的应用；作为本专利技术一种优选的具体实施方案，所述促进反刍动物瘤胃微生物发酵包括减缓或抑制瘤胃微生物产氨活性、提高微生物产气量或提高瘤胃氮的利用效率。
[0013]本专利技术进一步提供了一种促进反刍动物瘤胃微生物发酵的组合物，包括权利要求
1
‑
3任何一项所述化合物或其盐以及制剂用的辅料或载体。
[0014]本专利技术还提供了一种非治疗目的的促进反刍动物瘤胃微生物发酵的方法，包括将式I所示的化合物或其盐施用于反刍动物；所述的促进反刍动物瘤胃微生物发酵包括减缓瘤胃微生物产氨活性、促进微生物产气量或提高瘤胃氮的利用效率。
[0015]作为本专利技术一种优选的具体实施方案，将式I所示的化合物施用于反刍动物的方法，包括：(1)将式I所示的化合物或其盐直接饲喂反刍动物，或者是将式I所示的化合物或其盐与其它的其它的促进反刍动物瘤胃微生物发酵的成分混合在一起饲喂反刍动物；或者(2)将式I所示的化合物或其盐添加到反刍动物的基础日粮中，按照常规的饲喂方式饲喂反刍动物；或者（3）将式I所示的化合物或其盐与微量元素以及维生素等混合在一起制备成预混物料饲喂反刍动物；或者（4）将式I所示的化合物或其盐与蛋白质以及能量饲料混合在一起制备成精料混合物料饲喂反刍动物。
[0016]为了实现更佳的减缓瘤胃微生物产氨活性或促进微生物产气量的效果，将式I所示的化合物或其盐施用于反刍动物至其在反刍动物瘤胃中的终浓度优选为0.67~5.25 μmol/L。
[0017]本专利技术从100种植物源天然化合物筛选得到了能够有效促进反刍动物瘤胃微生物发酵的结构式为式Ⅰ所示的植物源天然化合物，这些化合物具有包括减缓或抑制瘤胃微生物产氨活性、提高微生物产气量或提高瘤胃氮的利用效率等活性。其中，式Ⅱ和式Ⅲ所示的化合物可以显著降低瘤胃中氨氮的生成，分别降低16.13
‑
22.15%、15.95
‑
29.8%；这两种化合物有效促进瘤胃微生物发酵，产气量分别增加25.1%、22.12%。
[0018]本专利技术进一步提供了一种非治疗目的的促进反刍动物瘤胃微生物发酵的方法，包括将所述化合物或其盐作为饲料添加剂施用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.调控反刍动物瘤胃微生物发酵的化合物或其盐，其特征在于，其结构式为式I所示：式I其中，R1、R2、R3或R4选自
‑
OCH3或
‑
OH；或R1+R2、R3+R4为
‑
OCH2O
‑
。2.按照权利要求1所述的化合物，其特征在于，R3+R4为
‑
OCH2O
‑
，R1、R2为
‑
OCH3或R1+R2为
‑
OCH2O
‑
。3.按照权利要求1所述的化合物，其特征在于，其结构式为式Ⅱ或式Ⅲ所示：式Ⅱ式Ⅲ。4.权利要求1
‑
3任何一项所述化合物或其盐作为饲料添加剂促进反刍动物瘤胃微生物发酵中的应用。5.按照权利要求4所述的应用，其特征在于，所述促进反刍动物瘤胃微生物发酵包括减缓或抑制瘤胃微生物产氨活性、提高微生物产气量或提高瘤胃氮的利用效率。6.一种促进反刍动物瘤胃微生物发酵的组合物，包括权利要求1
‑
3任何一项所述化合物或其盐以及制剂用的辅料或载体...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵圣国，王加启，郑楠，
申请(专利权)人：中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，
类型：发明
国别省市：