JPS60207553A - 木質系資源からの粗飼料化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、樹木やササ類等の木質系資源を反すう動物の
粗飼料に変換する方法に関するものである。

以下本発明について詳細に述べるにあたり、次のことを
述べておく。すなわち、本発明において対象とする処理
木材の粗飼料としての価値は、厳密には処理木材を動物
に摂取させ、その消化率や体重の変動を測定することに
よって評価することが望ましいものであるが、動物実験
はその結果がでるまで長時間を要し、また試料微もほう
大になる。そこで本発明における粗飼料の評価としては
、セルロース分解酵素であるトリコデルマ・ビリデ（Ｔ
ｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ　ｖｉｒｉｄｅ）由来のセルラー
ゼによる糖化率の測定をもってこれを行なうものとした
。この方法は、’ｐ　ｆｌｙ　５−ゼによる糖化率と動
物に摂食させた際の消化率とがほぼ近似的な値を示し、
同評価として妥当（な方法）であると考えられるからで
あり、例えば、６４．３　％の酵素糖化率を示すシラヵ
ンバ蒸煮処理祠を山羊に摂取した際の消化率Ｖｉ、６０
．６％と略近似的な値を示している（参考；特願昭５７
−１８９９３１号）。

一般に、木材は約４０〜５０チのヒルロース、２０〜３
０　ｑＡ＋７）　ヘ＝　ｔ　Ｉｔ／　［１−ス、２０〜
３０　％　１７）リジニシおよび抽出成分と総称される
微量成分とから成っている。セルロースやヘミセルロー
スは多糖類であゆ、セルラーゼによる被糖化物である。

一方、リジニンは芳香族高分子物質であり、木材細胞壁
や細胞間層に沈着して木材細胞を保護する役割を担って
いる。

ところで、木材を高温・高圧の水蒸気で蒸煮すると、元
来ヘミセルロース中に含まれているアセチル基が遊離す
る。このような酢酸酸性下でへＥｔセル−スは加水分解
をうけて低分子化し水可溶となり、リジニンもエーテル
結合の開裂によって低分子化し有機溶媒あるいは希アル
カリ水溶液に可溶となる。そのため木材細胞壁は多孔質
になるとともに、リジニンの包理構造がゆるみ被糖化物
である多糖類と酵素間の接触が可能となり、多糖類の酵
素糖化率すなわち反すう動物による消化率が増大する。

本出願人によって先になされた［広葉樹蒸煮による粗飼
料Ｊの提案（特願昭５７−１８９９３１号）は、かかる
知見を基礎としてなされたものであると言える。しかし
、蒸煮処理の効果は広葉樹間で大きな相違があり、また
、針葉樹に対しては＃１とんど効果かないため、単に蒸
煮処理のみでは粗飼料化は困難である。これは、リクニ
ンの含有級や化学構造の差によるものと考えらねる。実
際、例葉樹のへ三セルロースとリグニン含有祉は広葉樹
に比較して前者は約ｉｏ　％少なく、後者は逆に約１０
チ多い。また、針葉樹リクニンＬ広葉樹すジニンに比べ
て分子量が高く、その化学構造様式は種々の反応に抵抗
性のある炭素−炭素結合が多くより＼＼強固である。そ
のため、針葉樹材の酵素糖化率を蒸煮処理罠よって増大
するには蒸煮条件をかなり過酷にする必要がある。しか
し、この場合、貴重な栄養源であるヘミセルロースの二
次分解が進行してしまうことが雛点である。そのため、
針葉樹材の酵素糖化率を蒸煮処理によって高めるために
は伺らかの他の処理を併せて行なう必要性が考えられた
。

本発明はかかる観点から、主に針葉樹材を対象として、
その粗飼料化を目的としてなされたものである。

而してかかる目的を達成するための本発明の物用に粗飼
料化する方法において、前記水蒸気蒸煮に先立って、塩
化アンモニウム、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、環化
亜鉛、硫酸アルミ処理を行なう仁とな特徴とする木質材
料の粗飼料化方法にある。

本発明において対象とする木質拐料とは、ｔ′１とんど
の針葉樹材をはじめとして、水蒸気蒸煮のみでは充分な
酵素糖化率（一般に４反すう動物に摂取させたときの消
化率が４０係以上）が得られないある種の広葉樹（例え
し【、トチノ十、ケヤ＋、シイノ牛など）、あ、るいは
ササ類を挙げることがでへる。

捷だ、本発明においては前記木質系資源を予めチツづ状
又は粉体状としてその表面積を大としておくことが、後
の無機塩類水溶液の含浸、水蒸気蒸煮の効率化のため、
あるいは粗飼料を反すう動物に無理なく摂取させるため
に望まわ、その大きさを好ましくは、紙パルづ用チップ
程度以下とすることがよい。

本発明において用いられる水溶性無機塩類は、一般的に
は強酸−弱堪基の塩であり、具体的には表５に示される
結果から、ＮＨ４Ｃｌ、　Ａｌｃ（２ａ、ＦｅＣ１ａ　
、Ｚｎ（Ｊ　２　、Ａ６２　（８０４）　ａ、（ＮＨ４
）２８２０８を挙げることができる。とれらの塩は、水
蒸気蒸煮による加水分解反応を促進する触媒として作用
する。

塩酸や硫俄の代りにこわらの塩を使用する理由は、装置
の腐食を防ぐためや、蒸煮処理材のｐＨが極端に低下す
ることを避けるためである。

また、無機塩類の水溶液中での濃度ね１、対象とする木
質材料の種類、塩類の種類および水蒸気蒸煮の条件等に
よって異なるが、一般的には０．１〜２．０チの範囲と
され、好ましくはかかる範囲内において可及的低濃度と
することが望ましい。また、含浸は木質材料を無機塩類
水溶液に浸漬させて行なえばよく、浸漬時間は含浸を充
分とされるように適宜に定められる。

本発明における水蒸気蒸煮の条件は、一般的には飽和水
蒸気圧１３〜”０”Ｖｃｍ２で１．０〜３０分程度の蒸
煮とし７て与えられ、木質材料の種類、無機塩水溶液の
紳類によりかかる範囲内で選択される。

以下、本発明について更に詳細な説明を記述する。

咬ず、針葉樹試料としてカラマツ材を選定し、０．１〜
２．０％の塩化ア、−７七ニウム水溶液を含浸させた後
、種々の条件で蒸煮処理を行ない、各処理料の酵素糖化
率を測定することによって粗飼料化としての最適蒸煮条
件を確立した。

す下に実：検力法を記す。

１　針葉樹チップ又はオガクズを０．１〜２．０％の１
盆化ア−Ｊ七ニウム水溶液中に減圧下５時間浸漬後、−
夜装置した。

２　塩化アンモニウム含浸チツづを所定時間、所定圧の
蒸気で処理し、その後飽和水蒸気を瞬時に大気圧中に放
出する謂ゆる爆砕法によって解繊するか１、ちるいは乳
鉢で擦り潰した。

尚、才力クズの場合は蒸煮後そのまま試料とした。

酵素糖化試験はつぎのように行なった。すなわち、蒸煮
処理試料（絶乾２００　Ｑ　）に市販のＴｒｉｃｈｏｄ
ｅｒｍａ　ｖｉｒｉｄｅ由来のセルラーゼ（メイセラー
１！：登録商標；明治製菓株式会社製）を０．５チ濃度
に溶解したし、。Ｍ酢酸塩緩衝液（ｐＨ５，０）１０ｍ
ｌ加え、４０℃で４８晧間振盪した。その後、生成した
還元糖量をソ＋：、；−・ネルラン法によって定量し、
生成還元糖量に０．９を乗じ、その値を使用試料夙又は
蒸煮処理材中の多糖類量で除して糖化率をめた。

表１は、０．１〜１．０％の塩化アンモニウム塩水溶液
を含浸させたカラマツ相チツづを爆砕法によって蒸煮・
解繊し、得られた繊維中の低分子化し、６Ｊ溶化したへ
三セルロースを熱水によって抽出した後の収率と残存多
糖類の酵素糖化率を示したものである。

表１　種々の濃度の塩化ア、７′ｆ：二つム水溶液を含
浸したカラマツ材の爆砕処理後の多糖類量りの酵素糖化
試験１の結果から明らかであるように１カラマツ相の蒸
煮処理材中の残存多糖類の酵素糖化率は、塩化アＶ’Ｅ
ニウム水溶液を含浸させた後蒸煮処理することによって
大幅に敗戦されることを示している。また、塩化アンを
ニウム水溶液濃度に関しては、０．１チ濃度脚下では効
果がなく、好ましくは０．３％以」二の濃度が必要であ
ると考えられた。このため、以下の実験では塩化アンモ
ニウム水溶液濃度を０．５チに設定して行なった。

つぎに、０．５％塩塩化アンコニウム水溶液含浸させた
カラマツチッづおよびオガクズを種々の条件で蒸煮処理
を行ない、処理料を熱水抽出することなしにそのまま酵
素で処理しその酵素糖化率を測定することによって最適
蒸煮条件を検討した。この場合、酵素糖化率は処理試料
に対しで算出し、その結果は表２に示した。この表から
明らかなように、カラマツ材でも０．５　％塩化アンモ
ニウム水溶液を含浸させた後に１５ＫＶｃｆｒＬ２以上
の飽和水蒸気で１〜２０分〆煮すると、その酵素糖化率
をま反ずう動物の稲わらの消化率である４０チ以上とな
り粗飼料として十分対象となり得ると考えられる。捷た
、飽和水蒸気圧が１５ＫＶｔｘ２未満（蒸煮温度２００
℃以下）では、０５％の塩化アン上ニウム濃度では効果
がなく、４０チ以上の酵素糖化率を述成するためには２
チ濃度の塩化アン七ニウム水溶液を含浸させ、飽和水蒸
気圧１３に魁２（約１９４℃）で２０〜３０分蒸煮する
必要のあることも認められた。

つぎに１表２の結果から、０．５チ塩化アシ七ニウム含
浸後の蒸煮処理した祠の酵素糖化率が４０チ以上を示す
蒸煮処理条件の中から、飽和水蒸気圧３０％−２分の条
件を選定して、この条／ｃＷＬ２ 件て各押邦産針葉樹グツづを０．５９Ａ塩化ア、７七ニ
ウム水溶液を含浸させた後蒸煮処胛を行ない、処ア；１
月の酵素糖化率を測定し７た。この場合の酵素糖化率は
、可溶化した″覧、ｌ：ｔル０−スを熱水で抽出後残存
し７ている多糖類重量に幻して算出し、結果を表３に示
［また。゛また、通常、カンパや示づう類は１５〜２０
分間１８０℃の水蒸気で処理することにより酵素糖化率
も増大して粗飼料として活用できる。しかし、表３に示
し、た様な広葉樹ではその酵素糖化率を改善するに社、
よ秒過酷な条件が必要である。この様な広葉樹を同様に
処理し、その結果を併せて表３に記載した。

表３０．５チ塩化アンモニウム水溶液含浸針葉樹・広葉
樹蒸煮処理材の多糖類当りの酵素糖化率（３０％２−２
分）ここで、表１と表２の測定結果から、同じ蒸煮条件
の酵素糖化率を比較すると、表２の０．５チ塩化アンモ
ニウム水溶液含浸カラマツ蒸煮処理材の酵素糖化率が４
０％以上の蒸煮条件は飽和水蒸気３０＼２で１〜３分間
であり、これと類似した蒸煮条件での処理相中の残存多
糖類の酵素糖化率は表１より６６．３１であることが理
解できる。

従って、４０−以上の酵素糖化率を示ず蒸煮処理材中の
熱水抽出後の残存多糖類の酵素糖化率は約６５％に近似
した値に相当する。以上の観点から表３の結果を検討す
ると、実験に供したスｆ以外の針葉樹材および広葉樹材
は、ｏ、５チ濃度塩化アンモニウム水溶液を含浸させた
後、適切な条件で蒸煮処理することによって充分に粗飼
料化可能であることが示唆され、る。

また、ササ類について同様に検討するため、０．５チ塩
化アン七ニウム水溶液を含浸させたアズマネザサを種々
の条件で爆砕処理を行ない熱水抽出後の処理：ＩＡの酵
素糖化率を測定して、その結果を表４に示した。

＊　塩化アンモニウム水溶液を含浸していない試料衣４
の結果から明らかなよりに、蒸煮処理前に塩化アンモニ
ウムをチップに含浸させることの効果が顕著に表われて
おり、＋ｊす類に対しても有効であることを示している
。

つぎに、他の塩類の効果について検討１７た。

表５＆″ｉ、各塩類の０．５％水溶溶液を含浸したカラ
マツヂツづを飽和水蒸気圧３０Ｋｇ／、Ｌ２で２分間蒸
煮処理した材の酵素糖化率を示す。この場合の酵素糖化
率は、熱水抽出後の蒸煮処理材中の残存多糖類に対し、
て算出しだ。

表５の結果から明らかなように１塩化アン七ニウムと同
等の効果を示す塩類は、過硫酸アンモニウム、硫酸アル
ミニウム、塩化亜鉛、塩化第二鉄および塩化アルミニウ
ムであった。但し、塩化アルミニウムおよび硫酸アルミ
ニウム水溶液を含浸した蒸煮処理材中の多糖類の量は積
めて少なくなる。これは処理相中の多糖類が分解したこ
とを意味するから、これらのアルミニウム塩水溶液を含
浸させる場合、その濃度をより低く設定できることにな
る。このことから、処理材の酵素糖化率の改善に大きな
効果を示した塩類は強酸−弱塩基であり、蒸煮処理材中
の多糖類の酵素に対する反応性を高めるためには、蒸煮
処理前に強酸−弱塩基からなる塩類水溶液・を沓浸さぜ
ることか肝要であると結論できる。

なお、以上の検討結果に加えて、本発明者等は更に次の
ことについて検討を行なった。

すなわち、粗飼料は牛などの反すう動物が食することに
よって、その成長や繁殖、および肉や乳などの畜産物の
生産に寄与するための栄養源であり、これが有用性あり
と認められるためには、家畜罠健康障害を起こす物質を
含んでいてはならない。

ここで、まず塩化アン七二〇ムについてみると、塩化ア
ンモニウムは牛の尿石症の有効な治療薬であることが知
られている。牛に塩化アン上ニウム給与の安全性につい
ての試験報告によると、体重２４０Ｋｆの牛に塩化アン
七ニウムを１８縦３０　ｇ、１０日間連続給与した結果
は一般状態、血液性状に著変は認められなかった（家畜
衛生試験場年報、１８０頁、昭和４３年）。牛に対する
１８尚りの飼料給寿計は牛の種類や成長時により若干の
変動があると思われるが、通常は体重の２〜３チである
。例えば、体重２４０　Ｋｆの牛罠体重当秒３チの飼料
を給与し、そのうち３０〜６０俤を粗飼料とすると、給
与粗飼料は絶乾で２１６０〜４３２０　ＩＩになる。こ
の場合、上記した環化アシ上ニウム連日投与試験に投与
した塩化アシ上ニウム１３０９の粗飼料に対する比率は
１．３９〜０．６９１　Ｋ相当することになる。それ故
、粗飼料の最高給与率を仮りに全給与飼料当す６０チと
すれば飼料中に約０．７チまでは塩化アンモニウムが含
まれたとしても、牛の健康に格別問題となることはない
。

一方、木材を水に浸漬すると木材はその重敞当り約１．
５倍の水分を吸収する。それ故、全給与飼料当り最大で
６０１を粗飼料として、塩化アン七ニウム含有蒸煮処理
材を給与するとするならば、蒸煮処理前に木質系チップ
またはオガクズに含浸させる塩化アンモニウム水溶液濃
度は０．４７１以下が望ましいと思われる。勿論、粗飼
料としての塩化アンモニウム含有蒸煮処理材の給与率を
減少すれは、塩化アンモニウム水溶液濃度はより高くす
ることが可能となる。例えば、上記したように、粗飼料
給与割合を３０チに減じるならば、蒸煮処理前に木質系
試料に含浸させる塩化アン七ニウム水溶液濃度は約１．
０チであっても安全許容範囲内であると思われる。

また、他の塩ｒｃついては、家畜への飼料としての供与
に伴なう健康障害の発生可能性については必ずしも明ら
かでないが、蒸煮後の木質劇料を水槽内に投入し、一定
時間攪拌後、木質材料を圧搾することで含浸塩類の除去
を行なうことが可能であるから、場合に応じて水洗後処
理を行なうことで塩類使用に伴なう弊害の虞れは解消で
きる。

以上述べた如く、本発明は、針葉樹、ササ等を含む木質
系チップまたは″Ｘ月クズを素材として、これを反すう
動物の摂食時における消化率が４０チ以上となるように
塩化アンモニウム塩などの強酸−弱塩基から成る無機塩
希薄水溶液中に一定期間浸漬することにより含浸させた
後、水蒸気により蒸煮することを内容とし、特に針葉樹
相の除間伐材やその他未利用木質系資源の有効利用が実
現されて国内林業の育成に多大な貢献をもたらすものと
なり、その有用性は極めて大なるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 木質系資源をチップ状又は粉（粒）体重として、水蒸気
   蒸煮することにより反すう動物用に粗飼料化する方法に
   おいて、塩化アン七ニウム、塩化アルミニウム、塩化第
   二鉄、塩化亜鉛、硫酸アルミニウム、過硫酸アン七ニウ
   ムのいずれかの塩を溶解した水溶液を前記チツづ又は粉
   （粒）体に含浸させる前処理を行なうことを特徴とする
   木質系資源からの粗飼料化方法。