CN101040040A - 一种培养动物以产生所需的颜色和提高动物生长速度的方法 - Google Patents

一种培养动物以产生所需的颜色和提高动物生长速度的方法 Download PDF

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CN101040040A CNA2005800345063A CN200580034506A CN101040040A CN 101040040 A CN101040040 A CN 101040040A CN A2005800345063 A CNA2005800345063 A CN A2005800345063A CN 200580034506 A CN200580034506 A CN 200580034506A CN 101040040 A CN101040040 A CN 101040040A
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Abstract

本发明提供由光合细菌组成的动物饲料，其用于给动物产生所需的颜色和提高动物的生长速度。具体的，该饲料喂给鱼场饲养的水生动物例如鲑鱼以使它们产生更可口的粉红色鱼肉。

Description

一种培养动物以产生所需的颜色和提高动物生长速度的方法
相关申请
本申请要求美国临时申请60/616,645的优先权，其在此以全文引作参考。
发明领域
本发明涉及光合细菌作为动物饲料添加剂，所述动物包括水生动物。
发明背景
体色在动物和植物的健康和发育以及生存中起着重要作用。植物和动物中的载色体包含色素，其使得动物和植物的组织和细胞具有颜色。在动物和植物中最常见的一组天然存在的色素是类胡萝卜素。在自然界中已经鉴定的超过600种类胡萝卜素。类胡萝卜素是脂溶性的，其支配黄色，橙色，红色或紫色的产生。
类胡萝卜素长久以来被认识到是重要的维生素A前体，载色体的组成成分，免疫增强剂，视觉色素和抗氧化剂。这些色素在着色水生生物例如鲑鱼中也是重要的。事实上，这些色素已经显示对于市场上的海产品的感官质量具有显著的影响。例如，明显的粉红色对于鲑鱼的可销售性是重要的。然而，鲑鱼不能内源性合成这些色素。
由于捕食甲壳类动物例如虾和富含称为虾青素(astaxanthine)的类胡萝卜素化合物的其他生物，野生的鲑鱼鱼肉为天然的粉红色。在甲壳类动物的眼睛和甲壳中发现虾青素。
被饲养长大的鲑鱼鱼肉是不着色的，因此不如野生卖得好。鱼场饲养的鲑鱼由于缺乏增强颜色的色素，其颜色很淡。为了使鱼场饲养的鱼肉具有颜色，向鱼场饲养的鲑鱼饲料中添加化学制备的虾青素。这种给鲑鱼喂饲化学制备的虾青素的方法使得其肉更好出售和对大众而言视觉上可接受。
有两种主要的虾青素商业来源。虾青素可以从甲壳类动物的壳或者通过化学合成而获得。从甲壳类动物的壳和组织废弃物提取虾青素的方法的例子已经有描述(参见U.S.专利3,906,112和4,505,936；Journal of Food Science，Volume 47(1982))。例如，整个小龙虾废弃物被磨碎并与水混合；用碱或酸调整溶液的pH；向溶液中加入酶；搅拌溶液，加热并水解。在水解后，用油提取虾青素，富含虾青素的油通过离心回收。然而，虾青素的天然分离物的成本，尤其是从磷虾和小龙虾壳提取，可能需要花费每公斤5,000到15,000美元。很明显，较少依赖于来源和更经济的生产虾青素的方法是需要的。
已经使用合成的类胡萝卜素角黄素作为饲料添加剂来实现鲑鱼的着色，但这种化学物质相当昂贵并且被报道在鲑鱼中产生不太理想的颜色。关于化学合成虾青素的最近工作示例于U.S.专利4,245,109，4,283,559，和4,585,885。合成虾青素色素的目前的成本为每公斤大约2,000美元。然而，许多的国家仍然禁止使用合成的类胡萝卜素。
尽管虾青素已经被美国FDA批准掺入到鲑鱼饲料中，但是最近有越来越多关于与添加化学添加剂例如虾青素到鱼类饲料相关健康威胁的关注。在欧盟，鱼类食物中允许的虾青素浓度被大大降低。在美国，对于具有潜在致癌性和/或致畸性的各种合成着色剂有着禁令。黄色和红色的叠氮染料正越来越多地被禁止用于食物中，其被无毒的类胡萝卜素所取代。尽管类胡萝卜素即使在高水平通常也是无毒的，天然存在的类胡萝卜素对于鲑鱼着色是最优选的色素。
发明概述
本发明提供包含产生类胡萝卜素的微生物和动物饲料的组合物。同时，本发明提供包含微生物的动物饲料。此外，本发明公开了制备动物饲料的方法，包含生长微生物，收获微生物，和将微生物添加到动物饲料中。
本发明还揭示了培养动物以产生所需的颜色或色素的方法，包括获得补充有有效量的微生物的动物饲料，喂饲给动物，并在允许动物产生该颜色或色素的条件下培养该动物。此外，本发明提供了通过给动物喂饲补充有有效量的微生物的动物饲料来培养动物以产生提高生长速度的方法。如果只需要提高生长速度，该微生物可以在有氧条件下生长。另外，本发明公开了减少由动物***的废物量的方法，包括给动物喂饲补充有有效量的微生物的动物饲料。
用于本发明的微生物产生类胡萝卜素。在一个实施方案中，类胡萝卜素是叶黄质。在优选的实施方案中，叶黄质是虾青素。
在一个实施方案中，微生物是细菌。优选地，细菌是来自红假单胞菌(rhodopseudomonas)属或红螺旋菌(rhodospirillum)属的光合紫色非硫细菌(PNSB)。用于本发明的组合物和动物饲料的微生物可以不同微生物的组合，例如来自红假单孢菌或红螺旋菌的细菌组合。
在另一实施方案中，动物饲料可以是任意形式的动物食品，包括人的食品。动物饲料可以喂饲哺乳动物，例如但不限于猪或鸟类例如火烈鸟和scarlets。在优选的实施方案中，动物饲料是水生动物饲料。水生动物是鱼或甲壳类动物。优选，水生动物是鲑鱼或鳟鱼。
附图简述
图1显示鱼在被喂饲含有实验1中细菌添加剂PNSB之后随着时间的增重。表1(如下)公开了获得的数据。如图1和表1所示，对于喂饲了细菌添加剂的鱼类其生长速度提高。
  表1：鲑鱼评价
  在2004年10月18日开始实验
  鱼重量以克计。罐1为对照罐，罐2为实验罐。重量是平均值加减SD。
  每罐至少30条鱼进行称重，以产生平均重量和SD。标准差＝SD
  日   罐1   SD   罐2   SD   差异   ％
  0   345.7   27.39   345.5   25.89   -0.2   0
  35   419.9   65.57   437.7   48.44   17.8   4.24
  92   481.7   80.8   526.7   94.8   45   9.34
  128   533.7   93.71   595.7   121.33   81.96   11.6
  158   619.7   687.9   88.2   11
  211   605.6   216.4   824.2   234.8   128.55   18.5
  239   803.8   972.2   168.4   20.95
  270   950.1   1078.3   128.2   13.5
  301   1078.3   1150.2   71.9   6.67
图2显示鱼在被喂饲含有实验2中细菌添加剂PNSB之后随着时间的增重。表2(如下)公开了获得的数据。如所示，对于喂饲了细菌添加剂的鱼类其生长速度提高。
  表2：鲑鱼评价
  在2005年5月17日开始实验
  A罐：来自两个对照罐合并的鱼平均重量
  B罐：来自两个实验罐合并的鱼评价重量
  在特定日从各罐取50条鱼称重，重量为克。
  日   罐A   罐B   差异(gm)
  0   201.75   200.65   -1.1
  28   233.2   241.3   8.1
  59   258.25   271.85   15.6
  90   287.75   306.9   19.15
发明详述
类胡萝卜素及其应用
类胡萝卜素是一组具有40个碳原子的多不饱和烃链和两个末端环***的色素的通用名。类胡萝卜素的例子包括但不限于β-胡萝卜素，虾青素，斑蝥黄，玉米黄质，echinemone，金盏花红素(adonirubin)，donixanthine，茄红素，胭脂树橙，citranaxanthine，叶黄素，辣椒红素，隐黄质，β-阿朴-8′-胡萝卜酸及其酯，β-阿朴-8′-胡萝卜素醛，β-阿朴-12′-胡萝卜素醛及其混合物。完全由碳和氢构成的类胡萝卜素称为胡萝卜素例如β-胡萝卜素，而那些含有氧的称为叶黄质例如虾青素。
类胡萝卜素在动物和植物的生长和发育以及存活中起着重要作用。例如，类胡萝卜素在预防癌症和维持健康的视力方面起作用。具体地，叶黄质起到化学防护剂的作用。另外，叶黄质，例如金盏花红素和虾青素，可以通过抗氧化，抗自由基或其他机制预防致癌作用而作为营养药剂。胡萝卜素和叶黄质作为营养药剂的有益功能可以扩展到预防心脏病和中风。
虾青素是天然存在的类胡罗卜素，具体为叶黄质—与维生素A营养剂是同一家族—并具有重要的营养功能以及为多细胞生物体提供颜色。虾青素在自然界广泛分布并且是鲑鱼，虾，蟹，龙虾和其他甲壳类动物中主要的色素。另外，其在某些鸟类中产生红色，例如火烈鸟和朱鹭(scarlet ibis)(Weedon，B.C.L.(1971)Occurrence In：Carotenoids，O.Isler等编，Halsted Press，New York，pp.29-60)。
叶黄质最重要的应用之一是在动物饲料中。叶黄质例如，但不限于虾青素和斑蝥黄被添加到动物的饮食中，所述动物例如不内源性产生这些色素的鱼场饲养的鱼。在鱼场和孵卵所饲养的鱼是白色的，与在天然环境下生产的同种鱼相比其色淡。这些鱼不具有在其天然环境下特有的皮肤和鱼肉颜色。为此，顾客强烈偏爱来自天然环境的鱼类，尽管鱼场饲养的鱼的营养价值与在天然环境产生的鱼一样。当在鱼场或在孵卵所养大的鱼被喂饲补充有大量干的磨碎的外骨骼甲壳类动物残余物的饲料，其淡颜色可以得到改善。然而，以这种方式喂饲产生的令人满意的颜色只能够在较长时间后获得。已经发现可以从甲壳类动物外壳的外骨骼和组织中提取虾青素，并且与饮食制剂中的其他饲料混合后以大浓度喂饲给鱼场的鱼以在短时间内产生满意的着色。在短时间内获得满意的颜色在经济上也具有意义。
因此，当鱼类例如但不限于鲑鱼，虹鳟鱼，红海鲷或黄尾被水产业饲养时，必须包括虾青素作为饮食补剂以产生对于有效销售所必须的着色(Torrissen，O.J.(1986)Aquaculture 53：271-278)。虾青素仍然是用于鱼场饲养的鱼的鱼饲料中最昂贵的一种成分。
叶黄质也被研究用于禽类卵黄的着色，因为在鸡蛋黄的颜色具有经济意义。具有高色素含量的蛋黄的需求更高。在商业食物中最常见的色素来源是黄玉米，其提供显著的鸡蛋黄色素隐黄质，玉米黄质和叶黄素。不幸的是，鸡食中的玉米常常被高能量谷物例如买罗高梁，小麦，水稻和大麦所取代，从而失去了蛋黄中的色素。叶黄质，例如虾青素，可以用于家禽食品补充剂以提高蛋黄着色。
化学生产类胡萝卜素
类胡萝卜素，尤其是虾青素，可以化学产生。例如U.S.专利4,245,109提供生产虾青素的方法。澳大利亚专利2003205699和PCT公开WO 03066583提供生产虾青素衍生物的方法。
最近，围绕添加化学添加剂，尤其是虾青素至鱼类饲料有些争论。例如在鱼类食品中允许的浓度在欧盟国家已经大大降低，甚至有可能发起完全消除其应用的提案，尤其是在美国。对该提案有着数种理由。
首先，化学产生的虾青素是外消旋的混合物。其在分子结构中具有数个非对称碳，这意味着化学合成的化合物对于各非对称碳原子具有两种立体异构形式。另一方面，生物学或生物化学产生的化合物将仅具有立体异构体中的一种，3(S)，3′(S)-虾青素或3(R)，3′(R)-虾青素。另外，由于类胡萝卜素分子骨架结构中的碳碳双键众多，因此有着多种“顺-反”异构体。生物学产生的类胡萝卜素几乎总是“反式”构象，这与化学合成的分子既有“顺式”又有“反式”构象不同。此外，生物学产生的分子还可以生物学降解。这对于化学产生的分子而言不一定是对的。因此，在使用生物学产生的类胡罗卜素替代化学产生的类胡萝卜素方面有着益处。
产生类胡萝卜素的微生物
一种使用生物学产生的类胡萝卜素的方法是将它们添加到动物饲料中。至今，生物学产生的类胡萝卜素还没有被用作鱼类食物的食品添加剂。本发明提供补充的微生物，其向动物饲料中产生类胡萝卜素以促进动物产生所需的颜色和提高动物的生长速度。用于本发明中作为食品添加剂的微生物产生类胡萝卜素色素，其使动物产生所需的颜色和/或提高动物的生长速度。动物可以是哺乳动物，例如，猪；禽类，例如，火烈鸟，朱鹭，或鸡；或者水生动物，例如虹鳟鱼或鲑鱼。
在动物，植物，微生物和藻类中发现类胡萝卜素。类胡萝卜素可以不仅通过化学方法还可以生物合成产生。生物类胡萝卜素可以由微生物通过重组产生或天然产生。U.S.专利6,869,773提供了从各种微生物重组产生类胡萝卜素的方法。U.S.专利6,329,141提供转化的Phaffia株，其产生虾青素。公开的U.S.专利申请20030077691提供了使用来自红发夫酵母(Phaffia rhodozyma)的遗传物质生产虾青素的重组方法。
可以用于天然产生类胡萝卜素的细菌包括但不限于光合紫色非硫细菌，太阳细菌(heliobacteria)，绿色非硫细菌，绿色硫细菌和紫色细菌。通过这些细菌产生的类胡萝卜素是相似的，但它们的颜色不同。例如，太阳细菌产生链孢类胡萝卜素；紫色细菌产生茄红素，螺菌黄质和okenone；绿色非硫细菌产生β-和γ-胡萝卜素；绿色硫细菌产生绿菌烯(chlorobactene)，isorenieratene和β-isorenieratene(Brock-Biologyof Microorganisms，Madigan编辑，Martinko and Parker，Published byPrentice-Hall International Inc.，1997，Chapter 16，pp635-654)。
本发明使用天然或重组产生类胡萝卜素的微生物。优选地，该微生物是光合紫色非硫细菌(PNSB)。红假单孢菌属和红螺旋菌属的PNSB产生类胡罗卜素色素作为其光合器的一部分，所述色素与虾青素密切相关。这些类胡萝卜素也是高度着色的，深红色的化合物。它们的结构是在细菌文献中公知的，和已经鉴定的。本发明用来自合成类似类胡萝卜素化合物作为其光合器的一部分的细菌的相似化合物取代鱼类饲料中化学产生的虾青素。因为这些细菌是完全天然的，自由生活的物种，本发明是有用的。事实上，本发明提供整个细菌而不是其产生的类胡萝卜素作为添加剂的应用。
根据定义，光合是使用光能用于产生细胞组分。细胞的光合器化学捕获光能，并使用该能用于其合成的需要。该细菌区别于绿色植物和藻类之处在于它们不能如植物和绿藻那样在其光合过程中分解水产生氧气。此外，细菌在有机物质例如中和的醋或酵母提取物而不是如绿色植物那样在二氧化碳中生长。
无氧生长和含有高水平细菌有色的类胡萝卜素化合物的细菌可以用作动物饲料的食品添加剂。细菌可以添加到动物的饲料中，例如，哺乳动物如猪。细菌还可以用于喂饲禽类例如火烈鸟，其在野外生存时从丰年虫(brine shrimp)获得粉红颜色；以及鸡，其可以从细菌类胡萝卜素中获益得到鸡蛋中更深黄色的蛋黄。优选地，细菌添加到水生动物的饲料，例如但不限于鱼类包括鲑鱼，鳟鱼和koi(一种为日本人推崇的装饰性高度着色的鲤鱼，有时候值数千美元)。
还有可能在有氧条件下(即在氧气存在下)生长细菌，获得待用作动物食品添加剂的生物量，这些动物是除了用于期望获得有色鱼肉的动物之外的动物。这将包括对于人来说可能听起来不太可口的食品添加剂。全球有三种主要的基于碳水化合物的食品被食用。细菌或细菌蛋白可以被添加到它们中的任何一种。细菌可以非常快地生长并转化为容易储存，运输和掺入到任何基料(base)例如树薯(木薯)，土豆或大米中的粉末。细菌非常快的生长速度使得它们成为便宜蛋白的理想来源，这些蛋白满足任何动物包括人的所有氨基酸营养需要。单细胞蛋白是有价值的和便宜的。细菌物质的所有益处随着细胞的有氧生长而积累，除了有色的细菌类胡萝卜素化合物的存在之外。本发明使用产生类胡萝卜素作为动物包括人的食品添加剂的细菌。
无需另外的描述，据信本领域技术人员可以使用前面的描述和后面的示例性实施例，制备和利用要求保护的本发明。因此，下面的工作实施例具体指出了本发明优选的实施方案，并且不应理解为以任何方式限制本发明公开的其余内容。
实施例
实施例1：水生动物
方法
红假单孢菌属的光合细菌在无氧和CW荧光灯恒定照明的条件下生长。通过离心收获细菌以得到类似于黄油的膏状物。细菌添加到标准的不含虾青素的鱼类饲料配方，并给鳟鱼喂饲大约8周时间。添加到鱼饲料中的细菌的水平为大约11％重量。还包括对照组鳟鱼，其使用相同的未添加细菌的饲料。在8周后，只有喂饲含有光合细菌的鱼具有粉红颜色的鱼肉。这确认了这样的观点：含有这些有色类胡萝卜素色素的光合细菌可以完全取代虾青素以使鱼肉具有粉红色，并模拟在野外养大的鱼的肉色。
PNSB只有在缺乏氧气即无氧条件下生长时才产生高水平的细菌胡萝卜素色素，作为光合器的一部分，这在鱼的鱼肉中产生粉红色所需要的。在氧气存在下，类胡萝卜素的生产被阻止。所以为用作细菌性鱼类食品添加剂使鲑鱼，鳟鱼或koi的鱼肉着色，该细菌必须在无氧条件下生长。
在利用鲑鱼(如下文详述)进行的实验中，添加的细菌量每大约25千克食品不超过大约500克，远少于鳟鱼实验中的用量。所述量为食品质量的大约2％。有些时候，该量少于2％。通常大约占食品重量2％、以20％w/v的细菌物质在水和/或丙二醇中的悬浮液形式被用于涂覆鱼类饲料。这些细菌在限定的培养基上而不是废弃材料上生长，收获和重新悬浮在水和/或丙二醇中，其中添加了1％的硫代硫酸钠作为防腐剂。该悬浮液用于涂覆鱼类食物。以这种方式涂覆饲料避免了如鳟鱼中所做的每单位重量的饲料使用更大量的细菌悬浮液。
细菌在限定的培养基上生长。不必对细菌进行巴斯德灭菌；实际上，巴斯德灭菌会杀死大部分的细菌和消除活细菌在宿主动物肠道中的两种特定的益处，即改善食物转化和另一个是，早期的废物加工。另外，通过使用限定的培养基，可被灭菌以在开始就防止不需要的生物而不是在后面对悬浮液进行巴斯德灭菌。细菌被添加到或涂覆到鱼类食物上。它们不作为鱼类的唯一食物来源。
通过在含有细菌接种物的圆柱形罐中使培养基静置大约1小时而产生无氧条件。PNSB可以在暗处使用氧气而有氧生长。然后可以通过荧光，白炽光或高压钠蒸气灯提供照明。在这些研究中使用荧光灯以避免产热的问题，因为白炽灯和高压钠蒸气灯在提供恒定照明时变得非常热。恒定照明下的营养培养基在10天的生长期中被缓慢搅动1或2次。在此过程中，理想的是不向培养罐中引入氧气。
初始工作的培养罐是圆柱形的，其半径(R)为35cms，高度(H)为85cms，体积为325升。该罐被全部密封并具有可打开的盖子以允许加料和偶尔搅动。这样的罐将提供启动后1小时左右时间内的无氧条件而无需另外的操作。PNSB本身将清除任何残余的氧气，因为它们优选有氧生长。紫色硫细菌如着色菌(Chromatium)将不这样做，因为它们仅在有光线存在下无氧生长。
生长罐内容纳提供光合生长用照明的灯的树脂玻璃圆柱体可以进行商业生产。该圆柱体可以容纳高压钠蒸气灯和环绕灯周围以冷却的通风***。因此，对于细菌生长过程而言，可以具有外部照明或内部照明。这样的罐是圆柱形结构，R等于2米，H等于8米，体积为100立方米，具有内部的连续照明。
用于这些实验的细菌是活的生物体。类胡萝卜素没有从这些细菌中提取而象化学添加剂一样使用。有数个理由进行所述的实验。首先，细菌大约80％的重量是蛋白质，并且活着时，具有特定代谢能力。当它们位于鱼的消化道时可以开始加工鱼类饲料，从而提高喂饲的食物的转化率。因此，在细菌存在的条件下需要较少的食物就可以产生与不存在细菌的条件下相同的鱼的体重。它们其中和本身都是优异的鱼类食物。细菌蛋白提供产生鱼类蛋白所需的全部必要氨基酸。其次，当细菌还处于鱼的消化道内时其还开始消化鱼类废物的过程，从而减少鱼在生长周期中***的废物量。以上细菌的各种能力对于鱼场主而言是经济上的优势，并且对于其中饲养鱼类的环境来说也是优点。
用鲑鱼进行的实验
修改上文所述的方法用于鲑鱼。简单地说，用于制备饲料的材料的量和细菌悬浮液的组合物的量每批之间是不同的，但该方法通常如下：
细菌制备物(PNSB)与丙二醇(PG)和鱼油(鳕鱼肝油)使用电搅拌器混合。用该混合物均匀涂覆商业的鱼饲料颗粒，用量为每10kg饲料颗粒大约1kg液体。液体被缓慢添加到饲料中，同时饲料在水泥搅拌器中转动。涂覆的颗粒储存在塑料袋中并在使用前放置过夜，使得含有细菌的液体被吸收到颗粒中。
Ole J.Torrissen提供评估在鱼肉和鱼血清中的类胡萝卜素的详细方法和评价技术(Carotenoid Pigmentation of Salmonids(鲑科鱼中的类胡萝卜素着色)Ole J.Torrissen，博士学位论文，Institute of MarineResearch，Matre Aquaculture Station，5198 Matredal，Norway andDepartment of Fisheries Biology，University of Bergen，Bergen，Norway1989)。
用鲑鱼进行的第一组实验，标记为实验1，其在2004年10月开始，持续大约10个月，并通过不同量的红假单孢菌属的光合细菌(在表中指PNSB)添加到实验批次大约50条鱼的饲料中进行，所述量相对于在对照罐内的相同数量的鱼进行评估。结果显示在实验批次中相对于对照批次在评估期间有稳定的重量增加(食物转化率)。而实验营养混合物中有大量类胡萝卜素存在，其没有转移到鱼血清或鱼肉中。因此，体重增加是由细菌本身所减轻的，而类胡萝卜素没有作用。
第二组实验，实验2在2005年6月开始，目的是排除实验1中任何罐的影响并看看破坏细菌细胞壁以从细胞中释放类胡萝卜素色素的效果。使用每罐50条鱼的4个罐。使用来自卵清的溶菌酶加上超声作用破坏细菌细胞。2个罐被用作实验罐，2个罐被用作对照罐。结果再次显示在实验罐相对于对照罐发生重量增加的差异，而没有观察到任何罐的影响。另外，在2个月后在鱼肉中可以观察到色素的吸收，尽管还很微弱。血清中色素吸收的结果与鱼肉中的类似。这些结果是重要的，因为他们显示虾青素本身可能不是唯一提供玫瑰红到鲑鱼鱼肉的类胡萝卜素，而生物学产生的叶黄质分子将也能够满足。另外，在该实验中重量增加或食物转化率增加遵循与在第一个实验数据中看到的模式相同。可以总结出，没有类胡萝卜素的细菌细胞提供重量增加，但类胡萝卜素对于鱼肉中的色素沉积是关键的。
表3和表4(下文)分别总结了实验1和2的结果，如同图1和2，其显示在喂饲含有细菌添加剂PNSB的饲料后鱼体重的增加。
表3：实验1的结果
                                                          1.饲料组成
日期 食物 PNSB(g)   PG/水(g)   油(g)   饲料(Kg)   PNSB/饲料   饲料中总类胡萝卜素浓度(ppm)
  10/13/2004   对照A1   0   1000   1000   25   0   16.0
  实验A1   1000   0   1000   25   40   26.3
  1/16/2005   对照A2   0   200   800   10   0   16.3
  实验A2   850   0   150   10   85   46.5
2/23/2005   对照A3 0 200 900 11 0
  实验A3   560   100   440   11   51
6/13/2005   对照A4 0 180 620 8 0
实验A4 385 415 8 48
7/14/2005   对照A5 0 286 800 12 0
实验A5 280 0 900 12 23
  PNSB＝提供的细菌悬液的重量
                                                      2.平均重量
日期 对照 PNSB PNSB/对照 t-值 p
  10/18/2004   345.7   345.5   1.00   0.0483   0.9616   不显著
  11/22/2004   419.9   437.7   1.04   1.3   0.1987   不显著
  1/18/2005   481.7   526.7   1.09   1.944   0.0587   不显著
  2/23/2005   533.7   595.7   1.12   2.311   0.024   p＜0.05
  4/4/2005   619.7   887.9   1.11   1.898   0.0948   不显著
  5/17/2005   695.6   824.2   1.18   2.483   0.0153   p＜0.05
  6/14/2005   803.8   972.2   1.21   2.564   0.0124   p＜0.05
  7/15/2005   950.1   1078.3   1.13   2.161   0.0339   p＜0.05
  8/15/2005   1078.3   1150.2   1.07   1.604   0.1129   不显著
  3.实验开始后的平均生长速度(每天％体重)
  日期   对照   PNSB   PNSB/对照
  11/22/2004   0.56   0.68   122％
  1/18/2005   0.36   0.46   127％
  2/23/2005   0.34   0.43   125％
  4/4/2005   0.35   0.41   118％
  5/17/2005   0.33   0.41   124％
  6/14/2005   0.35   0.43   123％
  7/15/2005   0.37   0.42   113％
  8/15/2005   0.38   0.40   106％
  4.实验开始后平均表观饲料转化率
  日期   对照   PNSB   PNSB/对照
  11/22/2004   1.87   1.50   80％
  1/18/2005   2.29   1.72   75％
  2/23/2005   2.23   1.88   76％
  4/4/2005   2.06   1.88   81％
  5/17/2005   2.12   1.50   75％
  6/14/2005   2.05   1.53   75％
  7/15/2005   1.91   1.61   84％
  8/15/2005   1.94   1.76   90％
                              5.鱼肉色素
  日期   对照   PNSB   PNSB/对照
  11/22/2004   1.02   1.05   103％
  数字是来自每罐3条鱼的鱼肉样品提取物通过分光光度测量的总色素(ppm)
  在470nm记录分光光度计读数
表4：实验2的结果
                                                            1.饲料组成
  日期   食物   PNSB(g)   水(g)   PG(g)   油(g)   饲料(kg)   饲料中总类胡萝卜素浓度(ppm)
  5/11/2005   对照B1   0   150   300   560   6.5   未测定
  实验B1   150   150   150   500   6   未测定
  6/22/2005   对照B2   0   0   300   620   10   6.71
  实验B2   380   0   300   620   10   12.26
  在批次实验B1中，用溶菌酶处理PNSB以在掺入到饲料中之前破坏细菌细胞在饲料批次实验B2中，用溶菌酶处理PNSB并超声以在掺入到饲料中之前破坏细菌细胞
                                                               2.平均重量(g)
  日期   对照   PNSB   对照与PNSB的统计学比较
  日-月-年   罐rep1   罐rep2 平均   罐rep1   罐rep2   平均   PNSB/对照   t-值   p
  5/17/2005   201.3   202.2   201.75   200.6   200.7   200.65   99％   0.2823   0.0778   不显著
  6/14/2005   229.7   236.7   233.2   233.7   243.0   241.3   103％   1.66   0.0966   不显著
  7/15/2005   263.4   259.1   256.25   272.3   271.4   271.85   106％   2.498   0.0133   ＜0.05
  8/15/2005   279.9   287.6   283.75   307.4   306.4   306.9   108％   2.965   0.0034   ＜0.01
  数字是各罐中所有鱼的平均重量(g)(n＝50每罐)
  3.实验开始后平均生长速度(％体重每天)
  日期   对照   PNSB   PNSB/对照
  6/14/2005   0.62   0.66   127％
  7/15/2005   0.41   0.51   127％
  8/15/2005   0.38   0.47   125％
  4.实验开始后平均表观饲料转化率
  日-月-年   对照   PNSB   PNSB/对照
  6/14/2005   1.06   1.30   70％
  7/15/2005   2.38   1.74   73％
  8/15/2005   2.31   1.71   74％
  5.血清色素
  日期   对照   PNSB
  罐rep1   罐rep2   平均   罐FOD1   罐FOD2   平均   PNSB/对照
  6/14/2005   0   0.07
  7/13/2005   0.185   0.127   0.156   0.154   0.129   0.1415   0.91
  8/15/2005   0.201   0.225   0.213   0.275   0.3   0.2875   1.35
  数字是来自每罐3条鱼的合并血清样品在470nm相对于蒸馏水空白测量的血清吸收值，除了6/14/2005显示相对于合并对照样品的合并实验样品的吸收值
  6.鱼肉色素
  日期   对照   PNSB
  罐rep1   罐rep2   平均   罐rep1   罐rep   平均   PNSB/对照
  8/15/2005   1.38   1.14   1.28   1.28   1.89   1.625   1.29
  数字是来自每罐3条鱼的鱼肉样品提取物通过分光光度测量的总色素(ppm)在470nm记录分光光度计读数
在这些实验中，添加到鱼场饲养的鱼的饲料中的细菌取代了化学产生的通常用于这些鱼的食物中的虾青素。表3和4和图1和2显示鱼场饲养的用细菌喂饲的鱼不仅获得所需的着色而且与用正常食物喂饲的鱼相比生长速度提高。体重增加的数据显示在两个表的“平均重量”中。如表4中“鱼肉着色”所示实验鱼鱼肉中的着色比对照鱼高29％。这由相同实验中的“血清着色”增加35％所证实。
由于细菌的量为食物质量的大约20％或更少，表和图中所示的重量增加不可能是由于添加的细菌的质量。生长速度的增加可以归结于细菌预消化被吃下去的一些食物，刺激了鱼吃更多的食物和/或对鱼的生长激素具有一定的作用。在第一次实验中的最大差异为每条鱼21％或168克，如表1“2005年6月14日的平均重量”所示。因为此时罐中只剩余34条鱼，这在总量上有大约6千克的差异。另外，在实验1接近结束时，总量差异减少。当这些鱼达到大约1千克体重时，它们开始成熟，即生殖腺发育。许多生长能量用于发育生殖腺，实验鱼达到比对照鱼更快的生长水平，从而体重的差异下降。在生殖腺发育开始之前收获商业饲养的鱼以防止在生殖腺发育中的生长下降。
在对鳟鱼(一种淡水鱼)进行实验时，使用全细菌使鱼肉带有颜色。这与鲑鱼的情况不同。在鲑鱼中注意到用全细菌和破碎的细菌具有相似的生长速度。而在鲑鱼中直到添加破碎的细菌到饲料中才观察到色素类胡萝卜素的吸收。破碎细菌的技术没有使50％以上的细菌细胞破裂。实际上当添加全细菌与添加破碎的细菌相比时看到的生长速度是一样的。
由细菌所减轻的着色和生长速度的改变对于鲑鱼和鳟鱼不是特异性的，在其他鱼场饲养的鱼中也能观察到，例如鳕鱼和大比目鱼以及其他生长在冷水中的鱼场饲养的鱼，并且还可以在生长在温水例如地中海中鱼场饲养的鱼，以及在动物，例如哺乳动物，和禽类，例如猪，鸡和火烈鸟中观察到。
实施例2：非水生动物
上述制备作为水生动物饲料添加剂的细菌的条件也适用于制备作为其他动物包括人的食物的补充剂的细菌。这些条件可以被本领域技术人员修改以适应其他动物的需要。例如，产生的细菌可以仅用于提高动物生长速度。在这种情况下，相同的细菌(PNSB)可以在暗处有氧生长。因此，生长的能量通过氧气而不是光来提供。
收获细菌的方法也与在无氧或有氧条件下生长的产物一致。唯一的不同是用于添加到碳水化合物食物例如树薯(木薯或木薯粉)，土豆和大米中的细菌粉末的制备。这里需要另外干燥细菌而不破坏其中包含的蛋白质的步骤。在制备用于添加到鱼饲料中的细菌过程中产生的产物，例如，是具有冷人造黄油的稠度的膏状物。该产物不适合添加到基于碳水化合物的粉末中用于全世界运输。因此，需要另外的步骤来干燥细菌。
应当理解前面的讨论和实施例仅展示某些优选实施方案的详细描述。因此，对于本领域技术人员而言明显可以进行各种修改和等同替换而不偏离本发明的内涵和外延。本专利申请中指明的所有的期刊文章，其他的参考文献，专利和专利申请都以其全文引作参考。

Claims (27)

1.一种组合物，包含光合紫色非硫细菌(PNSB)和动物饲料。
2.权利要求1的组合物，其中PNSB来自红假单孢菌(rhodopseudomonas)属或红螺旋菌(rhodospirillum)属。
3.一种动物饲料，包含光合紫色非硫细菌(PNSB)。
4.权利要求3的动物饲料，其中光合细菌来自红假单孢菌属或红螺旋菌属。
5.一种制备权利要求3的动物饲料的方法，包括生长PNSB，收获该细菌，和将细菌添加到水生动物饲料中。
6.权利要求5的方法，其中PNSB在无氧条件和恒定照明下生长。
7.权利要求5的方法，其中PNSB来自红假单孢菌属或红螺旋菌属。
8.一种培养动物以产生所需色素的方法，包括，
a)获得补充有有效量PNSB的动物饲料，其中饲料不补充虾青素；
b)将补充后的饲料喂饲给动物；和
c)在允许产生色素的条件下培养动物使其生长。
9.一种提高动物生长速度的方法，包括
a)获得补充有有效量PNSB的动物饲料，其中饲料不补充虾青素；
b)将补充后的饲料喂饲给动物；和
c)在允许动物生长的条件下培养动物使其生长。
10.一种降低动物***的废物量的方法，包括
a)获得补充有有效量PNSB的动物饲料，其中饲料不补充虾青素；
b)将补充后的饲料喂饲给动物；和
c)在允许消化还存留在动物肠道内的动物废物的条件下培养动物使其生长，从而降低动物在生长过程中***的废物量。
11.权利要求8，9或10任一的方法，其中细菌来自红假单孢菌属或红螺旋菌属。
12.权利要求8，9或10任一的方法，其中动物是水生动物。
13.权利要求12的方法，其中水生动物是鱼或甲壳类动物。
14.权利要求13的方法，其中鱼是鲑鱼或鳟鱼。
15.权利要求13的方法，其中甲壳类动物是龙虾，虾或蟹。
16.权利要求1或2的组合物，其中动物饲料是水生动物饲料。
17.权利要求3或4的动物饲料，其中动物饲料是水生动物饲料。
18.权利要求5-7之一的方法，其中动物饲料是水生动物饲料。
19.权利要求8的方法，其中PNSB在补充到动物饲料前在无氧条件下生长。
20.权利要求9的方法，其中PNSB在补充到动物饲料前在有氧条件下生长。
21.权利要求8，9或10任一的方法，其中PNSB通过重组产生。
22.权利要求1或2的组合物，其中PNSB在无氧条件下生长。
23.权利要求1或2的组合物，其中PNSB在有氧条件下生长。
24.权利要求1或2的组合物，其中PNSB通过重组产生。
25.权利要求3或4的动物饲料，其中PNSB在无氧条件下生长。
26.权利要求3或4的动物饲料，其中PNSB在有氧条件下生长。
27.权利要求3或4的动物饲料，其中PNSB通过重组产生。
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