JP7194533B2

JP7194533B2 - 反芻家畜用飼料の製造方法

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Publication number: JP7194533B2
Application number: JP2018155846A
Authority: JP
Inventors: 有宏岩下; 喜永大谷; 芳浩島貫; 毅典折橋; 忠人目黒; 剣酒井; 昌義野呂; 一哉高橋; 功松本; 亘木戸口; 敦史池田; 史幸大川; 涼太及川; 聡一郎乙邉
Original assignee: Meiji Feed Co Ltd
Current assignee: Meiji Feed Co Ltd
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2022-12-22
Anticipated expiration: 2038-08-22
Also published as: JP7546641B2; JP2020028254A; JP2023025243A

Description

本発明は、反芻家畜用飼料の製造方法等に関する。詳細には、タンパク質などのルーメンバイパス率が高く、且つ、第４胃や小腸などの下部消化器官での消化吸収性は高い反芻家畜用飼料の製造方法等に関する。

牛、羊、山羊のように乳、肉などが商品となる反芻家畜においては、飼育している個体の乳量増加、乳成分向上、体重増加等が、酪農農家や畜産農家にとって常時課題となっている。

反芻家畜の乳量増加、乳成分向上、体重増加等のためには、飼育環境の手入れ・清潔化なども重要な要素ではあるが、多くの場合はエサとなる飼料の摂食量増加が求められる。しかし、牧草などの繊維質が主体の粗飼料に代えて、デンプンやタンパク質含量が高く反芻家畜が好んで摂食する濃厚飼料を多く与えすぎると、濃厚飼料は非常に発酵しやすいため、反芻家畜のルーメン（第１胃）内において異常発酵が起こりやすく、ルーメン内環境が酸性化し、微生物による発酵効率の低下などを引き起す。また、大量のメタンガスが発生し、反芻家畜の食欲を低下させる。

このように、飼料中のタンパク質やアミノ酸などの多くはルーメン内微生物により消費されるため、単に飼料摂食量を増加させるのは好ましくない。反芻家畜の成長や泌乳等の生産性を高めるには、不足する代謝タンパク質（ＭＰ）を補い且つエネルギー効率を高めるために、主に下部消化管（第４胃や小腸など）で吸収されるルーメンバイパスタンパク質（ルーメン非分解性タンパク質）を含む飼料の給与が求められる。

なお、現状でも、ルーメンバイパス性を有し、かつ反芻動物の小腸で酸性もしくは中性アミノ酸を高濃度で放出して泌乳牛の乳量生産を促すことができる飼料（特許文献１）や、ルーメンバイパス性を向上し、第４胃での消化および吸収性が高い飼料組成物（特許文献２）などが知られているが、当業界では、簡便且つ効率的な、タンパク質などのルーメンバイパス率が高く、且つ、第４胃や小腸などの下部消化器官での消化吸収性は高い反芻家畜用飼料の製造方法等の開発が引き続き望まれていると考えられる。

特開２０１１－１２５２１７号公報特開２００８－１３６４４７号公報

本発明は、タンパク質などのルーメンバイパス率が高く、且つ、第４胃や小腸などの下部消化器官での消化吸収性は高い反芻家畜用飼料の製造方法等の提供を目的としてなされたものである。

上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究の結果、反芻家畜用飼料製造に際し、ペレット形状及び／又は粒状の高タンパク質飼料原料を、加圧蒸煮処理装置により、加圧缶内の温度１２０～１４０℃、蒸気圧０．８～２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、滞留時間５～４０分の条件で加圧蒸煮処理する工程を経る方法により飼料を製造することで、タンパク質成分のルーメンバイパス率が高く、且つ、下部消化器官での消化吸収性は高い反芻家畜用飼料を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の実施形態は次のとおりである。
（１）ペレット形状及び／又は粒状の高タンパク質飼料原料を、加圧蒸煮処理装置により、加圧缶内の温度１２０～１４０℃、蒸気圧０．８～２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、滞留時間５～４０分の条件で加圧蒸煮処理する工程を経ることを特徴とする、タンパク質成分（タンパク質、ペプチド、アミノ酸）のルーメンバイパス率が高く且つ下部消化器官（第４胃、小腸など）での消化吸収性は高い反芻家畜用飼料の製造方法。
（２）加圧缶内の温度１２５～１３５℃、蒸気圧１．０～２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２、滞留時間１０～２５分の条件で加圧蒸煮処理する工程を経ることを特徴とする、（１）に記載の方法。
（３）高タンパク質飼料原料に糖類及び／又はブラウニング剤を添加してから加圧蒸煮処理する工程を経ることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の方法。
（４）高タンパク質飼料原料が、脱脂大豆、丸大豆、グアミールコルマ、菜種油粕、コーングルテンミール、綿実油粕、ヒマワリ油粕、亜麻仁粕から選ばれる１以上である、（１）～（３）のいずれか１つに記載の方法。
（５）牛用飼料を製造する方法である、（１）～（４）のいずれか１つに記載の方法。
（６）ペレット形状及び／又は粒状の高タンパク質飼料原料を、加圧蒸煮処理装置により、加圧缶内の温度１２０～１４０℃、蒸気圧０．８～２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、滞留時間５～４０分の条件で加圧蒸煮処理することを特徴とする、反芻家畜用飼料中のタンパク質成分（タンパク質、ペプチド、アミノ酸）のルーメンバイパス率及び下部消化器官（第４胃、小腸など）での消化吸収性の向上方法。
（７）加圧缶内の温度１２５～１３５℃、蒸気圧１．０～２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２、滞留時間１０～２５分の条件で加圧蒸煮処理することを特徴とする、（６）に記載の方法。
（８）高タンパク質飼料原料に糖類及び／又はブラウニング剤を添加して加圧蒸煮処理することを特徴とする、（６）又は（７）に記載の方法。
（９）高タンパク質飼料原料が、脱脂大豆、丸大豆、グアミールコルマ、菜種油粕、コーングルテンミール、綿実油粕、ヒマワリ油粕、亜麻仁粕から選ばれる１以上である、（６）～（８）のいずれか１つに記載の方法。
（１０）牛用飼料のルーメンバイパス率及び下部消化器官での消化吸収性の向上方法である、（６）～（９）のいずれか１つに記載の方法。

本発明によれば、タンパク質、ペプチド、アミノ酸等のルーメンバイパス率が高く、且つ、第４胃や小腸などの下部消化器官での消化吸収性は高い反芻家畜用飼料を簡便且つ効率的に製造することができ、この飼料を反芻家畜に給与することで、乳生産性が向上し、乳成分（乳品質）も向上し、個体の成長も増進することができる。例えば、飼料の約７０～８０％がルーメンをバイパスし、腸で吸収されるので（小腸可消化率：約９０～９６％）、給与したタンパク質を乳牛に高転化できる。
そのうえ、吸収されずに無駄になるタンパク質が少ないので、糞尿の量を抑制することができ、乳牛の胃腸への負担を少なくすることができ、全体として乳牛に対するストレス軽減効果も可能となる。

実施例１で加圧蒸煮処理した脱脂大豆の非分解性タンパク質（ＵＩＰ）率を表すグラフである。左側のグラフが、左端が加圧蒸煮処理していないもの（未処理）、これ以外は、加圧缶内の蒸気圧１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、滞留時間を２０分に固定し、加圧缶内の温度を横軸に示した値で処理したもののＵＩＰ率（相対値）、右側のグラフが、左端が加圧蒸煮処理していないもの（未処理）、これ以外は、加圧缶内の蒸気圧１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、温度を１２５℃に固定し、加圧缶内の滞留時間を横軸に示した時間で処理したもののＵＩＰ率（相対値）を示す。実施例２で製造した各種反芻家畜用飼料及び市販飼料の、試験管内でのプロテアーゼを使った消化試験の結果（ＵＩＰ率）を示す。実施例２で製造した各種反芻家畜用飼料及び市販飼料の、フィステル牛・ナイロンバックによるルーメンバイパス率測定結果を示す。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明では、タンパク質成分のルーメンバイパス率が高く且つ下部消化器官での消化吸収性は高い反芻家畜用飼料を製造するが、その原料としては、タンパク質成分を多く含有する高タンパク質飼料原料（例えば、粗タンパク（ＣＰ）１５％以上、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上）を用い、脱脂大豆（大豆粕）、丸大豆、グアミールコルマ、菜種油粕、コーングルテンミール、綿実油粕、ヒマワリ油粕、亜麻仁粕などが好適なものとして例示される。

そして、この高タンパク質飼料原料の１つ乃至２つ以上を混合し、ペレット形状及び／又は粒状とする。この形状加工については、押し出し成型などの定法により行えば良く、特段限定はされない。なお、丸大豆は粒状であるため、これはそのまま用いても良い。なお、成型時の加工特性を考慮し、粒状のトウモロコシ、大麦などの飼料原料を高タンパク質飼料原料と併用して用いても良い。
例えば、丸棒型ペレットの場合、直径４～１２ｍｍ、長さ５～４０ｍｍとすることができるが、これのみに限定されるものではなく、ペレット状飼料製造の定法にしたがって、形状、大きさを定めればよい。

次に、このペレット形状及び／又は粒状の高タンパク質飼料原料を、加圧蒸煮処理装置（ＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＳｔｅａｍｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）を用いて加圧蒸煮処理する。条件は、加圧缶内の温度１２０～１４０℃、好ましくは１２５～１３５℃、蒸気圧０．８～２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、好ましくは１．０～２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２、滞留時間５～４０分、好ましくは１０～２５分が示され、連続式でもバッチ式でもどちらでも処理することが出来る。

この加圧蒸煮処理は、通常は澱粉のα化を目的とすることが一般的であるが、本発明では、効率良く飼料中のタンパク質と糖のメイラード反応を促進し（タンパク質を変性し）、これによりルーメン内微生物やタンパク質分解酵素による消化率を抑制し且つ下部消化器官での消化吸収性を向上することができるのが特徴である。

なお、メイラード反応を促進するために、加圧缶に高タンパク質飼料原料入れる際などに、この原料に対して糖類（例えばブドウ糖）やブラウニング剤（例えばメイローズ）を粉のまま混合、あるいは溶解液にして数％程度（１０％未満）の割合で添加することもできる。これにより、上記の所定の範囲内において、加圧缶滞留時間の短縮又は低い温度帯での処理が可能となる。

加圧蒸煮処理装置は、通常は粒状の原料を対象とするため、脱脂大豆などの粉状の原料をそのまま処理する際には熱のかかり方を安定させるのが難しいのが一般的である。本発明では、加圧蒸煮処理前に原料をペレット状や粒状に成型しておくことで、加圧蒸煮処理時の流動性が高まり、熱のかかり方が安定し、生産能力を高めることができる。さらに、ペレット状や粒状の方が反芻家畜に給与しやすいという利点もある。

加圧蒸煮処理後の飼料は、冷却後にそのまま反芻家畜用飼料として使用することもできるが、必要に応じて、更にフレーク状に加工（圧扁）する工程を行うこともできる。例えば、丸大豆などの粒状の原料の場合は、加圧蒸煮処理後、ロールでフレーク状にすることができる。

本発明の対象となる動物は、その乳、肉などが商品となる反芻家畜である。例えば、乳牛（特にホルスタイン種、ジャージー種など）、肉牛（和牛など）、羊、山羊などがより好適な対象動物として例示される。

なお、本発明において「タンパク質成分」とは、タンパク質（糖タンパク質などの修飾タンパク質も含む）、ペプチド（タンパク加水分解物なども含む）、アミノ酸を意味する。また、反芻家畜の「下部消化器官」とは、第４胃、十二指腸、小腸などを意味する。

以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内においてこれらの様々な変形が可能である。

まず、以下の方法により、本発明に係る反芻家畜用飼料を製造した。

脱脂大豆を試料とし、これを実験用オートクレーブ（高圧蒸気滅菌器）により、加圧缶内の蒸気圧１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２とし、加圧缶内の滞留時間を２０分に固定して温度１０５℃、１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃、１３５℃の各条件、及び、加圧缶内の温度を１２５℃に固定して滞留時間５分、１０分、１５分、２０分、２５分、３０分の各条件で加圧蒸煮処理を行った。その後、乾燥・冷却し各種バイパスタンパク性反芻家畜用飼料を得た。また別に、加圧蒸煮処理を行わない（未処理）ものをコントロールとした。

これらの飼料について、ｉｎｖｉｔｒｏ酵素処理による非分解性タンパク質（ＵＩＰ；ＵｎｄｅｇｒａｄｅｄＩｎｔａｋｅＰｒｏｔｅｉｎ）率の測定を以下の方法で行った。

まず、各試料を粉砕機で１ｍｍ粉砕したものを三角フラスコに０．３～１．０ｇはかり、ここにホウ酸リン酸緩衝液（ｐＨ６．７）４０ｍＬを加え、３９℃、１時間振とう（１３０ｒｐｍ）してプレインキュベーションした。その後、ホウ酸リン酸緩衝液で０．３３ｕｎｉｔｓ／ｍＬに調製したタンパク分解酵素液１０ｍＬを添加し、３９℃で１８時間振とうした。そして、ガラス製るつぼ（フォス・ジャパン株式会社製品）とレーヨンペーパー（三紳工業株式会社製品）を組み合わせた濾過ユニットを事前に乾燥及び計量を行っておき、これとＣｏｌｄＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＵｎｉｔ１０２１（フォス・ジャパン株式会社製品）を用い、酵素処理液を全量濾過した。蒸留水で残渣物を良く洗った後、濾過ユニットごと乾燥させ、計量した。計量後、レーヨンペーパー上に残った乾燥残渣の粗タンパク質を燃焼式タンパク測定装置（ゲルハルトジャパン株式会社製品）で測定し、下記の計算式にてＵＩＰ率を算出した。

Ａ；ガラス製るつぼ＋レーヨンペーパーの重量（ｇ）
Ｂ；計量した試料の重量（ｇ）
Ｃ；酵素処理・濾過後の試料を含むガラス製るつぼ＋レーヨンペーパーの重量（ｇ）
Ｄ；試料の粗タンパク質含量（％）
Ｅ；酵素処理・濾過後の試料の粗タンパク質含量（％）
（ＵＩＰ率計算式）
（（Ｃ－Ａ）×Ｅ）÷（Ｂ×Ｄ）×１００＝全タンパク質に占める非分解性タンパク質の割合％

この結果を図１に示した。この結果から、脱脂大豆ペレットを１２５℃・２０分以上の高圧蒸気処理条件で加圧蒸煮処理することで、飼料のＵＩＰ率がほぼ上限に達することが明らかとなった。

脱脂大豆をペレット化したものを、加圧蒸煮処理装置により、加圧缶内の蒸気圧１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、温度１３０℃、滞留時間２０分の条件で加圧蒸煮処理を行った。その後、乾燥・冷却し各種バイパスタンパク性（ＢＰ）脱脂大豆を得た。

これらの飼料及び参考品として市販バイパス脱脂大豆製品Ｘ、Ｙ、Ｚについて、ｉｎｖｉｔｒｏ酵素処理による非分解性タンパク質（ＵＩＰ）の測定、及び、ｉｎｓｉｔｕルーメン内タンパク質有効分解率（ＥＤ）の測定を行った。なお、測定は、可能であれば複数検体の測定を行い、また、ＵＩＰ率は実施例１と同様の方法で、ＥＤ測定は以下の方法で行った。

ナイロンバッグ（１０ｃｍ×２０ｃｍ、目開き５３μｍサンプルバッグＢＧ１０２０／三紳工業株式会社製品）に各試料（２ｍｍスクリーン粉砕）をそれぞれ約５ｇずつ入れ、封をした後、ナイロンバッグをルーメンカニューレ装着ホルスタイン種去勢牛４頭のルーメン内に留置した。各ナイロンバッグを３、６、１２、２４、４８時間後に回収し、流水でよく洗浄後、６０℃で４８時間乾燥させ、残渣の乾物重量を測定し、乾物消化率を算出した。残渣の一部は粗タンパク質分析に供し、各時間の粗タンパク質の消化率を算出した。また、各時間、各個体の粗タンパク質消化率からルーメン内の分解パラメータを算出した。分解パラメータを算出するモデル式（漸近線）は下記のものを用いた。

（１）Ｐ＝ａ＋ｂ×（１－ｅ－^ｃｔ）
（２）Ｐ＝Ａ＋Ｂ×（１－ｅ^{－ｃ（ｔ－ｔ０）}）
（３）ｔ０＝（１÷ｃ）×ｌｏｇ［ｂ÷（ａ＋ｂ－Ａ）］
ここで、Ｐは、ルーメン内留置ｔ時間における分解率、ａ又はＡが可溶性画分、ｂ又はＢが実質分解性画分、ｃがｂ（Ｂ）の分解速度定数およびｔ０がラグタイム（ｂ（Ｂ）が分解を始めるまでの時間）を示す。また、Ａは流水洗浄によるロス（ルーメン内に投入しないナイロンバッグを洗浄した後の減量）である。Ａ≦ａの場合、測定したデータを式（１）に当てはめａ、ｂ、ｃを算出する。しかし、Ａ＞ａの場合、式（３）を用いてラグタイム（ｔ０）を計算し、その後式（２）を用いてａ、ｂ、ｃを算出する。
各飼料の有効分解率（ＥＤ）は上記の分解パラメータと飼料の第一胃通過速度定数（ｋ）から次式（４）で計算可能である。

（４）ＥＤ（％）＝ａ＋ｂ×ｃ÷（ｃ＋ｋ）
なお、ｋは高泌乳牛における定数０．０８／時間を用い有効分解率を算出した。
また、飼料のルーメンバイパス率は次式（５）により求められる。

（５）ルーメンバイパス率（％）＝１００－ＥＤ

これらの結果を図２及び３に示した。これらの結果から、ＵＩＰ率及びルーメンバイパス率はいずれも高い順から市販品Ｘ、本発明品（ＢＰ脱脂大豆）、市販品Ｚ、市販品Ｙ、未処理脱脂大豆となることが明らかとなった。

以上の結果から、本発明品の反芻家畜用飼料が高いＵＩＰ率及びルーメンバイパス率を有することが示された。

次のようにして下部消化管での消化率の測定を行った。
ナイロンバッグ（１０ｃｍ×２０ｃｍ、目開き５３μｍサンプルバッグＢＧ１０２０／三紳工業株式会社製品）に各飼料（２ｍｍスクリーン粉砕）をそれぞれ約５ｇ×２個ずつ入れ、封をした後、ナイロンバッグをルーメンカニューレ装着ホルスタイン種去勢牛のルーメン内に留置した。各飼料の入ったナイロンバッグ２つずつを１６時間後に回収し、流水でよく洗浄後、その内１つは６０℃で４８時間乾燥させ、残渣の乾物重量を測定し、乾物消化率を算出した。また、残渣の一部は粗タンパク質分析に供し、第一胃内での粗タンパク質の消化率を算出した。

また、残ったナイロンバッグは流水で洗浄の後、よく水を切り、５００ｍＬ容の試験管内に移し、そこへペプシン（ＳｉｇｍａＰ－７０００）を１ｇ／Ｌの割合で含むｐＨ１．９、０．１規定の塩酸溶液を３００ｍＬ加えて、３９℃で１時間培養した。これにより反芻家畜の第四胃を模した消化を行った。

１時間の培養の後、ナイロンバッグを取り出し流水でよく洗浄し、水を切った後、新たな試験管へ移し、そこへパンクレアチン（ＳｉｇｍａＰ－７５４５）を１．５ｇ／Ｌの割合で含むｐＨ７．８の０．２５ｍｏｌ／Ｌのリン酸緩衝液を３００ｍＬ加えて、３９℃で２４時間培養した。これにより反芻家畜の十二指腸を模した消化を行った。２４時間後、ナイロンバッグを回収し、残渣の乾物重量および粗タンパク質含量を測定した。

下部消化管、すなわち第四胃および十二指腸におけるタンパク質消化率は、〈（第一胃内における非消化タンパク質量）－（消化試験における最終の残渣のタンパク質量）／（第一胃内における非消化タンパク質量）×１００〉として求めた。また、第一胃内で分解されず下部消化管で消化されるタンパク質の割合は、〈（第一胃内におけるタンパク質の非消化率）×（下部消化管におけるタンパク質消化率）／１００〉として求めた。
上記の結果を表１に示した（なお、市販品Ｘ、Ｙ、Ｚは図２、３と同一のものである）。

（表１）

表１に示したように、本発明品は高いルーメンバイパス率を有しており、かつ下部消化管で消化されるタンパク質量を高めることが出来る。

なお、本発明を要約すれば次のとおりである。

すなわち、本発明は、タンパク質などのルーメンバイパス率が高く、且つ、第４胃や小腸などの下部消化器官での消化吸収性は高い反芻家畜用飼料の製造方法等を提供することを目的とする。

そして、ペレット形状及び／又は粒状の高タンパク質飼料原料を、加圧蒸煮処理装置により、加圧缶内の温度１２０～１４０℃、蒸気圧０．８～２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、滞留時間５～４０分の条件で加圧蒸煮処理する工程を経る方法により飼料を製造することで、タンパク質成分のルーメンバイパス率が高く、且つ、下部消化器官での消化吸収性は高い反芻家畜用飼料を得ることができる。

Claims

ペレット形状及び／又は粒状の高タンパク質飼料原料を、加圧蒸煮処理装置により、加圧缶内の温度１２０～１４０℃、蒸気圧０．８～２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、滞留時間５～４０分の条件で加圧蒸煮処理することを特徴とする、牛用飼料中のタンパク質成分のルーメンバイパス率及び下部消化器官での消化吸収性の向上方法。
加圧缶内の温度１２５～１３５℃、蒸気圧１．０～２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２、滞留時間１０～２５分の条件で加圧蒸煮処理することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
高タンパク質飼料原料に糖類及び／又はブラウニング剤を添加して加圧蒸煮処理することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
高タンパク質飼料原料が、脱脂大豆、丸大豆、グアミールコルマ、菜種油粕、コーングルテンミール、綿実油粕、ヒマワリ油粕、亜麻仁粕から選ばれる１以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。