КОРМОВАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ЖИВОТНЫХ И КОРМОВОЙ ПРОДУКТ ДЛЯ ЖИВОТНЫХ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ АЛКИЛЬНЫЕ ЭФИРЫ СРЕДНЕЦЕПОЧЕЧНЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ, И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В КОРМОВОМ ПРОДУКТЕ ДЛЯ ЖИВОТНЫХ
FODDER ADDITIVE FOR ANIMALS AND FODDER PRODUCT FOR ANIMALS INCLUDING ALKYL ETHERS OF MEDIUM-CHAIN FATTY ACIDS AND THEIR APPLICATION IN FODDER PRODUCT FOR ANIMALS

Настоящее изобретение относится к кормовому продукту для животных и способу повышения эффективности использования кормов и улучшения состояния здоровья сельскохозяйственных животных, включая млекопитающих, птиц и рыб.
В литературе уже давно известно применение жирных кислот в качестве антимикробных агентов для ингибирования роста вредных микробов в живых организмах, смотрите, например, US-A-2 466 663. В настоящее время широко используют смесь среднецепочечных жирных кислот (СЦЖК) и органических кислот для ингибирования роста патогенов в желудочно-кишечном тракте животных. Присутствие такой смеси в кормовом продукте для животных в результате приводит к благоприятному составу желудочно-кишечной микробиоты и повышению эффективности использования кормов у животных.
В EP-А-1 059 041 описывается композиция кормовой добавки, включающая по меньшей мере один триглицерид, содержащий СЦЖК, и по меньшей мере один экзогенный липофильный фермент. Добавление этой добавки в кормовой продукт для животных приводит к улучшению физиологической среды в желудочно-кишечном тракте, включая желудок, которая регулирует и стабилизирует кишечную микробиоту и, следовательно, в результате приводит к улучшению роста животного.
6
10
В WO-A-01/97799 описывается применение композиции кормового продукта с одной или более C–C среднецепочечной жирной кислотой, солью, производным или их смесью для ингибирования микробной контаминации. Однако не упоминается применение и эффективность алкильных эфиров СЦЖК в качестве антимикробных агентов.
В US-A-4 526798 описывается смесь, включающая этиловый эфир 2-гидрокси-4-метил-пентановой кислоты, которая может быть использована в ароматизаторах, усиливающих аромат или вкус пищевых продуктов, ароматизированных ароматизаторами, придающими вкус и аромат тропических фруктов. Концентрация смеси в таких ароматизаторах составляет в пределах от 0,75% до 1,2% по массе ароматизатора. В результате дозировка этилового эфира в пищевом продукте очень низкая, например, в пределах 3-8 частей на миллион. Воздействие смеси как антимикробного агента в этом документе не описывается.
В WO-2006/00297 описывается применение MFCA, их производных или смесей для ингибирования роста и/или снижения количества микробных патогенов. В этом документе также нет конкретного указания алкильных эфиров СЦЖК и их эффективности в качестве ингибитора микробных патогенов.
В WO-A-01/52837 описывается применение эфира жирных кислот для получения композиции, созданной для ингибирования активности 5-α-редуктазы в фармакологии, дерматологии, косметике и в качестве пищевой добавки.
Karbara J. J.в American Oil Chemist's Society, pp. 1-14, 1 January 1978, приводит обзор жирных кислот и производных в качестве антимикробных агентов. Однако в этом документе нет конкретного указания алкильных эфиров СЦЖК и их эффективности в качестве антимикробного агента.
Karbara J. J. в American Oil Chemist's Society pp. 15-24, 1 January 1978, описывает комбинированное воздействие антибактериальной активности жирных кислот с замораживанием или нагреванием и добавлением химических веществ, таких как лимонная кислота, против грамположительных бактерий. Дополнительно, в этом обзоре описываются только моноглицериды СЦЖК, а не алкильные эфиры СЦЖК.
in vivo
Недостатком СЦЖК и производных в кормовом продукте для животных по предшествующему уровню является быстрая абсорбция  в проксимальном отделе тонкого кишечника. Следовательно, они не в состоянии оказывать моделирующее воздействие на свойства микробиоты в дистальном отделе тонкого кишечника и задней кишке.
Другими недостатками СЦЖК является их агрессивность, их раздражающий запах и плохой вкус. Этиловые и метиловые эфиры не агрессивны, но эфиры на основе СЦЖК с более короткой цепью, как правило, имеют низкую температуру вспышки.
Другим недостатком является то, что во многих случаях СЦЖК демонстрирует меньшую патогенную активность по сравнению с эквивалентами эфира, эфиры обладают неспецифической активностью поверхностно-активного агента (сурфактант). Исследования показали, что антибактериальная, антигрибковая и антивирусная активность эфиров объясняется их способностью разрушать мембраны клеток, смотрите K. Nihei et al, J. Agric. Food Chem., 52 (2004) 5011-5020.
Объект настоящего изобретения относится к кормовому продукту для животных с сильной антимикробной активностью и антипатогенными свойствами, что в результате приводит к благоприятному составу желудочно-кишечной микробиоты и повышению эффективности использования кормов животными, которым их скармливают, и преодолевает по меньшей мере частично один или несколько из указанных выше недостатков предшествующего уровня техники.
В первом аспекте объект настоящего изобретения относится к кормовому продукту для животных, подходящему для млекопитающих, птиц и рыб, включающему алкильный эфир жирной кислоты, где указанная жирная кислота имеет длину цепи 5-12 атомов углерода, и где доза указанного эфира в указанном кормовом продукте для животных составляет 50 частей на миллион по массе или более от общей массы указанного кормового продукта для животных.
x
8
В описании настоящей патентной заявки среднецепочечная жирная кислота (СЦЖК) относится к жирной кислоте с длиной цепи 5-12 атомов углерода, то есть, имеющая самую длинную непрерывную цепь 5-12 атомов углерода. Предпочтительно кормовой продукт для животных по настоящему изобретению включает СЦЖК с длиной цепи 8-12 атомов углерода. Длина цепи более 12 атомов углерода нежелательна, поскольку это оказывает негативное воздействие на степень гидролиза эфира. В описании настоящей патентной заявки СЦЖК с длиной цепи x иногда указывается, как C. Например, октановая кислота может быть указана как C.
8
10
12
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что эфиры СЦЖК показали более сильную антимикробную активность по сравнению с не этерифицированными СЦЖК и, следовательно, обеспечивают микробиоту с более сильным моделирующим воздействием в кишечнике по сравнению с СЦЖК. Дополнительно авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что этерифицированные формы СЦЖК по настоящему изобретению обладают пролонгированной активностью в желудочно-кишечном тракте по сравнению с не этерифицированными формами СЦЖК. Дополнительно было установлено, что алкильные эфиры СЦЖК по настоящему изобретению обладают даже еще большей антимикробной активностью по сравнению с их не этерифицированными эквивалентами. Дополнительным преимуществом кормового продукта для животных по настоящему изобретению является то, что алкильные эфиры СЦЖК относительно дешевы, хотя они дороже простых СЦЖК (C, C и/или C).
Алкильные эфиры в кормовом продукте по настоящему изобретению предпочтительно представляют метиловый, этиловый, пропиловый, бутиловый или их комбинацию. СЦЖК в эфире в кормовом продукте для животных по настоящему изобретению предпочтительно представляет октановую кислоту, декановую кислоту, додекановую кислоту или их комбинацию.
Алкильный эфир СЦЖК в кормовом продукте для животных по настоящему изобретению предпочтительно представляет метил октаноат, метил деканоат, метил додеканоат, этил октаноат, этил деканоат, этил додеканоат, пропил октаноат, пропил деканоат, пропил додеканоат, бутил октаноат, бутил деканоат, бутил додеканоат или их комбинацию.
Clostridium perfringens, Streptococcus suis, Escherichia coli
Salmonella spp
Доза алкильного эфира СЦЖК в кормовом продукте для животных по настоящему изобретению предпочтительно составляет 50 частей на миллион по массе или более, более предпочтительно 100 частей на миллион по массе или более, наиболее предпочтительно 200 частей на миллион по массе или более от общей массы кормового продукта для животных. Доза менее чем 50 частей на миллион по массе может привести к недостаточному антимикробному воздействию. Дозировка алкильных эфиров СЦЖК в кормовом продукте для животных по настоящему изобретению предпочтительно должна составлять менее чем 5000 частей на миллион по массе, предпочтительно менее чем 1000 частей на миллион по массе, более предпочтительно менее чем 500 частей на миллион по массе от общей массы кормового продукта для животных. Недостаток применения дозировок более чем 5000 частей на миллион по массе состоит в том, что такая дозировка может иметь нежелательное воздействие на микробиотический баланс. Дополнительным недостатком применения высоких дозировок является высокая цена. Желудочно-кишечный тракт включает желудок с pH 3-4, заднюю кишку с pH 6-7 и тонкий кишечник с pH около 7. Микроорганизмы, как патогенные, так и нейтральные или полезные по существу присутствуют в заднем и тонком кишечнике. Не желая быть ограниченными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что абсорбция СЦЖК по настоящему изобретению является отложенной за счет этерифицированной формы. Таким образом, биоактивные алкильные эфиры СЦЖК будут в состоянии проявить свою биологическую активность в дистальном отделе тонкого кишечника, например, дистальный конец тонкого кишечника, что является критическим для моделирования локальной микробиоты, в результате приводя к повышенной эффективности использования питательных веществ (эффективности использования кормов у животных). Коэффициент усвоения корма (FCR) представляет измерение эффективности использования кормов животными при конверсии массы кормового продукта в прирост массы тела и может быть определен, как съеденный кормовой продукт, деленный на прирост массы тела - все за определенный период времени. Способность алкильных эфиров СЦЖК проявлять биологическую активность в тонком кишечнике также может быть полезной для контроля важных потенциальных кишечных патогенов, тех, которые по существу находятся в дистальной части желудочно-кишечного тракта. Примерами таких патогенов являются  и .
Escherichia coli
Clostridium perfringens
Микроорганизмы могут быть разделены на грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы. Примером грамотрицательных микроорганизмов является. Примером грамположительных микроорганизмов является , этот микроорганизм играет важную роль в развитии некротического энтерита в тонком кишечнике бройлерных кур.
Баланс в желудочно-кишечном тракте очень важен для профилактики и лечения кишечных инфекций у живых организмов. Например, для здоровья живого организма важно, чтобы каждая часть желудочно-кишечного тракта имела определенный pH, и чтобы в каждой части желудочно-кишечного тракта присутствовали различные микроорганизмы в благоприятном составе. На баланс в желудочно-кишечном тракте можно оказывать воздействие введением добавок в кормовой продукт для животного.
Алкильные эфиры СЦЖК не оказывают значительного воздействия на pH в кишечнике. Алкильные эфиры СЦЖК воздействуют на мембраны микроорганизмов, как патогенных, так и нейтральных и полезных, таким образом, деактивируя и/или разрушая микроорганизмы. Кормовой продукт для животных по настоящему изобретению работает двумя путями. Во-первых, патогены ингибируются алкильными эфирами СЦЖК за счет и антимикробных свойств, что снижает, таким образом, риск инфекций. Дополнительно, снижение микробной активности микроорганизмов, как правило, в желудочно-кишечном тракте приводит к снижению коэффициента усвоения корма (FCR), соответствующего повышенной эффективности использования кормов животными. Было установлено, что алкильные эфиры СЦЖК по существу подходят для ингибирования грамположительных бактерий, в то время как органические кислоты по существу подходят для ингибирования грамотрицательных бактерий. Способ воздействия СЦЖК и органических кислот на бактерии отличается. Дополнительно было установлено, что комбинация алкильных эфиров СЦЖК и органических кислот может оказывать синергетическое воздействие на вредные микробы и на снижение микробной активности в целом. Алкильные эфиры СЦЖК, в частности, этиловые эфиры СЦЖК, разрушают барьерные свойства мембран микробов, увеличивая таким образом прохождение органических кислот в микробную клетку, что приводит к ингибированию основных метаболических путей. Следовательно, предпочтительно добавлять одну или более органическую кислоту в кормовой продукт для животного по настоящему изобретению. Примеры предпочтительной органической кислоты представляют одну или более, выбранную из группы, состоящей из валерьяновой кислоты (пентановая кислота), каприловой кислоты (октановая кислота), каприновой кислоты (декановая кислота), муравьиной кислоты, уксусной кислоты, пропионовой кислоты, молочной кислоты, масляной кислоты, лимонной кислоты, яблочной кислоты, фумаровой кислоты, бензойной кислоты, янтарной кислоты, сорбиновой кислоты, винной кислоты или их солей натрия, калия, аммония или кальция.
Дополнительно, галловая кислота или алкильный эфир галловой кислоты может быть добавлен в кормовой продукт по настоящему изобретению. Галловая кислота и эфир галловой кислоты также может обладать антимикробными свойствами. Было обнаружено, что кормовой продукт для животных по настоящему изобретению, включающий алкильный эфир СЦЖК в комбинации с галловой кислотой и/или алкильным эфиром галловой кислоты оказывает синергетическое воздействие на антимикробные свойства этих молекул в желудочно-кишечном тракте, значительно улучшая, таким образом, биологическую активность этих молекул. Примеры по существу предпочтительных алкильных эфиров галловой кислоты, которые могут быть добавлены в кормовой продукт для животных по настоящему изобретению, представляют пропил галлат, пентил галлат, октил галлат и лаурил галлат.
Кормовой продукт для животных по настоящему изобретению подходит для всех животных, включая млекопитающих, рыб и птиц. В частности, подходит для животных с однокамерным желудком, например, свиней или птиц.
Дополнительно настоящее изобретение относится к ингредиенту, премиксу или добавке для кормового продукта для животных, подходящего для скармливания млекопитающим, птицам и рыбам, включающему алкильный эфир жирной кислоты, где указанная жирная кислота имеет длину цепи 5-12 атомов углерода, и где дозировка указанного эфира в указанном кормовом продукте для животных составляет 1 масс.% или более. Такой ингредиент, премикс или добавка дополнительно может включать одну или более из следующих добавок: микроингредиенты, такие как витамины и микроэлементы; СЦЖК; минеральные вещества и органические кислоты. Дополнительно настоящее изобретение относится к способу повышения эффективности использования кормов и/или снижения риска инфекций у животных, включающему скармливание млекопитающим, птицам или рыбам с кормовым продуктом для животных ингредиента, премикса или добавки по настоящему изобретению.
Также настоящее изобретение относится к применению алкильного эфира СЦЖК или продукта, обогащенного алкильным эфиром СЦЖК, при получении кормовой добавки для улучшения эффективности использования кормов и/или снижения риска инфекций у животных.
Далее настоящее изобретение проиллюстрировано несколькими не ограничивающими примерами.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Clostridium perfringens
. Ингибирование  различными метиловыми и этиловыми эфирами среднецепочечных жирных кислот
Для измерения роста микроорганизмов в бульоне во времени (8 часов) используют спектрофотометр, измеряя оптическую плотность (OD) бульонов, инокулированных специфическими штаммами бактерий. Относительное снижение OD является показателем ингибирующего воздействия. Бульоны обрабатывают градуированными уровнями потенциальных ингибирующих веществ и инкубируют в течение 24 часов.
Обработку проводят следующими веществами: метил октаноат; этил октаноат; метил деканоат; этил деканоат; этил додеканоат.
Clostridium perfringens
Результаты приведены на Фиг. 1. На Фиг. 1 можно видеть, что этил додеканоат демонстрирует полное ингибирование при всех тестируемых уровнях, в то время как метил октаноат показывает близкие к этим результаты. Можно заключить, что из всех используемых для обработки веществ этил додеканоат является самым эффективным ингибитором .
Пример 2
Clostridium perfringens
12
8
10
. Ингибирование  лауриновой кислотой (C) и ее этиловым эфиром (EL) как в комбинации с октановой/декановой кислотой (C/C), так и отдельно
Для измерения роста микроорганизмов в бульоне во времени (8 часов) используют спектрофотометр, измеряя оптическую плотность (OD) бульонов, инокулированных специфическими штаммами бактерий. Относительное снижение OD является показателем ингибирующего воздействия. Бульоны обрабатывают градуированными уровнями потенциальных ингибирующих веществ и инкубируют в течение 24 часов.
12
8
10
8
10
8
10
12
Обработку проводят следующими веществами: этил додеканоат (ED); додекановая кислота (C); смесь октановой/декановой кислоты (C/C); комбинации C/C и ED (50/50); комбинация C/C и C (50/50).
Clostridium perfringens
Clostridium perfringens
Результаты приведены на Фиг. 2. На Фиг. 2 можно видеть, что этиловый эфир додекановой кислоты при обработке демонстрирует полное ингибирование даже при включении самых низких уровней, в то время как додекановая кислота не была так же эффективна при таких уровнях, как и при 67 частях на миллион. Комбинация октановой/декановой кислоты и этил додеканоата также эффективна при ингибировании  при всех уровнях обработки.
Следовательно, можно заключить, что этиловый эфир обладает более высокой ингибирующей активностью по сравнению со свободной жирной кислотой, но сравним по ингибирующему воздействию с комбинацией октановой/додекановой кислоты и этил додеканоата.
Пример 3
. Воздействие 1000 частей на миллион этил додеканоата или додекановой кислоты в кормовом продукте для бройлеров на восстановление различных сегментов желудочно-кишечного тракта
При исследовании в кормовой продукт для бройлеров добавляют 1000 частей на миллион додекановой кислоты или этил додеканоата. На 43 день жизни 12 птиц, участвующих в исследовании, умерщвляют и содержимое двенадцатиперстной кишки, тонкой кишки и подвздошной кишки собирают и анализируют при уровнях этил додеканата и додекановой кислоты. На Фиг. 3 приведены средние уровни.
На Фиг. 3 видно, что уровень этилового эфира в тонкой кишке выше по сравнению со свободной кислотой. Следовательно, можно заключить, что этиловый эфир абсорбируется не быстро стенками кишечника в виде свободной жирной кислоты.
Пример 4
Clostridium
. Воздействие 1000 частей на миллион этил додеканоата или додекановой кислоты в кормовом продукте для бройлеров, инокулированном Clostridium, на последующее количество  в тонкой кишке
8
Clostridium perfringens
Clostridium
Clostridium
Бройлеров содержат в групповых боксах и кормят кормовым продуктом с добавлением 1000 частей на миллион этил додеканоата или додекановой кислоты. На 9 день у 11 птиц проводят параллельные исследования: одно с нормальными птицами и другое с птицами, инокулированными 10 КОЕ . На 13 день жизни измеряют количество Clostridium counts в свежем химусе, взятом в тонкой кишке (смотрите, Таблицу 1). Было обнаружено, что кормовой продукт с добавлением этилового эфира додекановой кислоты приводит к значительному снижению количества . Эффект был самым выраженным, когда бройлеров инокулировали .
Таблица 1
Количество <i>Clostridium perfringens</i> в тонком кишечнике инфицированных и нормальных бройлеров на 13 день жизни
Добавление в кормовой продукт
P-уровень
Животная модель
Свободная форма С12
Этиловый эфир С12
Незараженная
1,418
1,048
p=0,15
Зараженная
2,122
0,977
p=0,24
Среднее
1,770
1,013
p=0,08
Clostridium perfringens
Эти результаты демонстрируют, что добавление этил додеканоата обеспечивает более сильное ингибирование  в тонком кишечнике по сравнению с добавлением равных уровней додекановой кислоты. Этот эффект вероятно может быть подтвержден более высокими остаточными уровнями деградации продукта этил додеканоата (то есть, додекановой кислоты) в тонком кишечнике (смотрите Пример 3, Фиг. 3).
Пример 5
Clostridium
. Воздействие 1000 частей на миллион этил додеканоата или додекановой кислоты в кормовом продукте для бройлеров, инокулированных , на рост, превращение корма и смертность
Clostridium perfringens
У бройлеров, инфицированных на 9-11 день , определяют прирост массы, коэффициент превращения корма и смертность через 6 недель (42 дня). В кормовой продукт добавляют этил додеканоат или додекановую кислоту 1000 частей на миллион. Общее улучшение продемонстрировано по всем параметрам, измеренным в группе этил додеканоата (Таблица 2) по сравнению со свободной жирной кислотой.
Таблица 2
Рост, коэффициент превращения корма и смертность у бройлеров, инфицированных <i>Clostridium perfringens</i>
0-42 днипоказатели продуктивности
1000 частей на миллион додекановой кислоты
1000 частей на миллион этил додеканоата
Прирост массы, г/день
63,78
65,6
Потребление кормового продукта, г/день
104,3
106,5
Коэффициент превращения корма
1,636
1,626
Смертность, %
8,333
4,621
Из Таблицы 2 можно заключить, что этиловый эфир додекановой кислоты в результате приводит к более высоким зоотехническим показателям продуктивности по сравнению с додекановой кислотой.
Пример 6
. Воздействие 1000 частей на миллион этил додеканоата или додекановой кислоты в кормовом продукте для свиней на зоотехнические показатели продуктивности и диарею
Проводят исследование эффективности 1000 частей на миллион додекановой кислоты или 1000 частей на миллион этил додеканоата в кормовом продукте на 108 поросятах-отъемышах, содержащихся в групповых боксах (n=9 на обработку). Воздействие на среднюю оценку диареи (за весь период) при обработке показано ниже в Таблице 3.
Таблица 3
Оценка диареи поросят-отъемышей, получающих добавки с додеканоатом или додекановой кислотой
Дни
Обработка
Суммарное
Конт-роль
С12
Этил-С12
Среднее
Стан-дарт
Χ"
р-показа-тель<sup>1</sup>
Оценка диареи
49,84a
46,64ab
42,41b
48,01
20,75
7,55
0,056
Из Таблицы 3 можно видеть, что этил додеканоат способен значительно снизить диарею, в то время как додекановая кислота нет. Следовательно, можно заключить, что воздействие этилового эфира на патогенные бактерии желудочно-кишечного тракта поросят сильнее по сравнению с соответствующей жирной кислотой.
Пример 7
. Воздействие смеси среднецепочечных жирных кислот и этил додеканоата на поросят
E.coli
Исследование проводят при участии 48 поросят, находящихся на индивидуальном содержании, для определения воздействия смеси среднецепочечных жирных кислот (октановая, декановая, додекановая кислота) и этила додеканоата в соответствующих пропорциях 30%:37%:18%:15%. Эту смесь дозируют от общего уровня 1000 частей на миллион в кормовом продукте для поросят-отъемышей в первые 4 недели после отъема. Поросят инфицируют β-гемолитической  (O149:K88acK91) на 6 день после отъема. На 21 день после отъема собирают образцы фекалий 8 поросят на обработку и проводят микробиологический подсчет. Дополнительно, проводят визуальную оценку консистенции фекалий каждого из 8 поросят в один и тот же период (20-27 дней после отъема) для определения оценки диареи.
Таблица 4
Микробиологический подсчет в фекалиях и оценка диареи поросят, инфицированных β-гемолитической <i>E.coli</i>
<i>Enterobacteria</i>
<i>E.coli</i>
<i>Lactobacillus</i>
Оценка диареи
1. Контроль
6,7740a
6,2431a
7,7108
38,1%
2. СЦЖК и эфиры
5,4452b
5,2044b
7,9165
25,0%
Стандартное отклонение
1,4179
1,2158
0,8964
не определено
р-показатель
р<0,10
р<0,10
р>0,10
р>0,10
E. coli
Enterobacteria
Lactobacillus,
Из Таблицы 4 можно заключить, что смесь среднецепочечных жирных кислот и эфиров может снизить микробную контаминацию патогенными видами, такими как  (относится к семейству ), и соответственно способствует снижению количества случаев диареи. Дополнительно, синантропные виды микробов, такие как  не подавляются.