JP2002510473A - 形状の安定性を達成するための加工成形飼料ペレット、ボール等におけるタンパク質構造の修飾方法、および当該方法により製造された飼料塊 - Google Patents

形状の安定性を達成するための加工成形飼料ペレット、ボール等におけるタンパク質構造の修飾方法、および当該方法により製造された飼料塊

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JP2002510473A JP2000541888A JP2000541888A JP2002510473A JP 2002510473 A JP2002510473 A JP 2002510473A JP 2000541888 A JP2000541888 A JP 2000541888A JP 2000541888 A JP2000541888 A JP 2000541888A JP 2002510473 A JP2002510473 A JP 2002510473A
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ホーフ、クジェル・アルン
トルセン、フレッド・ヒルト
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ヌトレコ・アクアカルチャー・リサーチ・センター・エーエス
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Abstract

(57)【要約】 ペレットに形成するための飼料製造方法、およびそこにおいて言及された当該飼料。特に肉食魚類を意図する飼料に対する当該酵素トランスグルタミナーゼ(EC.2.3.2.13)の添加は、アミノ酸グルタミンおよびリジンの間の反応を触媒し、それらの間に共有化学結合が形成されるように、当該飼料のタンパク質の原料においてタンパク質鎖の部分を形成し、その結果、形成され、乾燥され、完成されたペレットに、それらの使用する前にそれらの形状は失われないという結果を伴う形状恒久性を生ずる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最終成形飼料ペレット、ボール等におけるタンパク質構造を修飾す
る方法に関し、特に、この種類の顆粒飼料における当該ペレット形状の恒久性の
補強に寄与する方法に関する。また、本発明は、ペレット形態にある恒久形状飼
料を形成するためにこの方法により製造された飼料に関する。
【0002】
【従来の技術】
養殖される多くの種類の動物、例えば、サケおよびマス等は、肉食である(即
ち、肉を食べる)。それらの自然飼料は、昆虫(淡水相におけるサケおよびマス
のため)、魚および甲殻類を含む。他の肉食の養殖動物、例えば、ミンクおよび
狐等のためには、該飼料は哺乳動物肉、例えば、屠畜場の新鮮な廃棄物を含有し
ている。昆虫および甲殻類は、外骨格、なかんずくキチンを含有する外骨格を有
する。キチンは、β1→4結合により連結されたN-アセチル-D-グルコサミンの 直鎖ポリサッカリドである。セルロース(β[1→4]D-グルコース)およびアルギン
酸塩(D-マンヌロン酸)等の他の構造炭水化物は、これらの餌食動物では見られず
、またそれらは、エネルギー貯蔵物としてデンプン(α[1→4]D-グルコース)を含
有することもない。それにも関わらず、サケ、マスおよび他の肉食の魚および動
物は、その腸内でデンプンを分解し、それを消化可能することができる酵素(例 えば、アミラーゼ等)を有しているが、しかしながら、それらは草食(植物を食べ
る)魚および動物よりもこの点では効果が低い。
【0003】 肉食魚を意図した飼料中に、8から25%の炭水化物、例えば、当該形態にお
いてコムギまたはトウモロコシ等を結合剤として添加することは一般的である。
加圧形成の後、しかし取り分け押し出し成形の後に、これらの炭水化物の当該デ
ンプンを、マトリックスまたはベース塊に形成し、当該ペレットの機械的強度と
形状恒久性とを与えて、乾燥、更なる工程、貯蔵および輸送の後も当該ペレット
の形状を維持することを可能にする。
【0004】 炭水化物は、エネルギー源として代謝において利用される。炭水化物のエネル
ギー密度は、タンパク質および脂肪に比較して低い(夫々、17.4;23.9;39.8MJ/
Kg)。また、炭水化物の消化率は、肉食魚においては更に低く、当該飼料におけ る複合炭水化物の割合が増加(10%以上)したときに減少する。実験は、サケ科の 魚は炭水化物を消化する必要性がないことを示している。仮に、エネルギー源と
して脂肪で炭水化物を置き換えた場合、他の成分の比率が一定に保たれたならば
、この種の炭水化物非含有魚用飼料は、単位重量当たりでより高いエネルギーを
含有する。
【0005】 飼料ペレットに、上述の形状恒久性と機械的強度とを与えるために、8−25
%の炭水化物の当該形態にある結合剤、例えば、コムギおよび/またはトウモロ
コシを添加することが知られている。当該飼料原料における加圧形成または取り
分け、押し出し成形の後、所望する強度のデンプンマトリックスが確立される。
【0006】 また、飼料のペレットボール等への形成に関連する他の技術も記載されている
。例えば、U.S.特許第4 935 250 号に従うと、当該成形中にアルギニン酸塩のゲ
ルまたは塊が生産される。
【0007】 当該特許文献は、飼料および飼料マトリックスの記載を含み、そこにおいて、
当該塊は、ゼラチンまたはカゼイン塩を含む。例えば、英国特許2 212 125 号を
参照されたい。
【0008】 また、結合特性が天然タンパク質の凝固によりなされた飼料も開発されている
;NO 179 731 を参照されたい。
【0009】 飼料小粒子は、アグロメレーション技術を使用することにより生産され、これ
は、極小粒子をより大きな粒子に凝集する原理が基礎となっている。この加工は
、結合材として炭水化物を利用しない。当該飼料成分は、当該飼料における固体
粒子間で種々の接触結合の形成を介して互いに結合される。接触結合の異なる形
態は、水素結合、付着および凝集から毛管力まで変更することが可能である。新
しい共有結合は、この過程では形成されない。共有結合は他の化学結合よりも強
力であるので、これは当該飼料ペレットの形態および強度の維持には不利である
【0010】 従って、凝集した飼料の重大な不利益は、当該結合が弱いことと、当該ペレッ
トが易損且つ脆弱であるような連続したマトリックスの不足が生じることである
。当該アグロメレーション技術は、約2.5−3.0mmよりも大きな直径を有
するペレット形態で飼料の粒子を産生するためには利用できない。
【0011】 より大きな飼料粒子/フラグメント/ペレット/ボール等を産生することを可
能にするため、我々は、炭水化物の添加や、結合剤として炭水化物に再び戻るこ
とのないアグロメレーション技術は放棄しなくてはならない。低濃度においては
、デンプン等の複合炭水化物はサケ類により消化されるが、例えば、仮にそれら
の濃度が10%を越えた場合には、当該炭水化物フラクションの消化率は低下す
る(Aksnes A.,1995.炭水化物とびタンパク質との割合が相違する飼料により生じ
るサケ(Salmo salar L.)の成長、飼料効果および屠畜品質、Aquaculture Nutrit
ion,1:241-248)。当該炭水化物フラグメントのエネルギー含量は脂肪により置き
換えられる。炭水化物は当該飼料の配合において残余を構成するので、これは結
果として、脂肪、タンパク質および微量養素の比率を変更することに関してより
大きな自由が生じる。そのような飼料は、炭水化物を含有する等価物よりもエネ
ルギーがより豊富であり、即ち、1キロの魚バイオマスを生産するために消費さ
れる飼料量として定義される飼料変換率の減少が得られる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明によると、1つには、その栄養素の組成が肉食魚および動物の飼料の栄
養素の選択に非常に類似する飼料のタンパク質構造を修飾する方法を開示するこ
とを目的とする。本発明によると、好ましい結合が炭水化物を除いた飼料におい
て得られ、飼料のペレットおよび同様な形態における形状恒久性を生じ、そのよ
うな方法において、当該最大粒子サイズ/ペレット直径はアグロメレートした飼
料の場合において増加でき、同時に当該飼料の形状が維持される。また、本発明
の目的は、全ての種類の飼料、特に魚用飼料のエネルギー密度を増加することで
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
当該目的は、特許請求の範囲の請求項1に記載される工程により達成される。
記載されるこの方法に従って処理され、且つペレット等の形態を意図した飼料は
、従属項である請求項7の記載から明確な性質に著しい。また、そのタンパク質
構造が当該方法により修飾された飼料であるように製造された飼料ペレットも、
これらが記載された通りに当該特許請求の範囲の構成に含まれる。
【0014】
【発明の実施の形態】
従って、本発明は主に、天然若しくは変性された形態にあるタンパク質を含有
するタンパク質原料においてタンパク質鎖を形成するアミノ酸間の共有結合の形
成を触媒する酵素(好ましくは、トランスグルタミナーゼ)を添加する目的のため
に、ペレットを形成するための飼料、或いはそれが含有される1以上の構成要素
、或いは成形されたペレットの表面をコートすることを含む。当該飼料混合物に
おいてタンパク質を含有する原料は、天然アミノ酸グルタミンおよびリジンを当
該タンパク質鎖に含む。添加された酵素は、触媒として作用し、当該飼料中のタ
ンパク質原料成分におけるアミノ酸グルタミンとリジンとの間の共有結合(ε-( γ-GLu)Lys)の形成を触媒する。
【0015】 反応温度および反応時間の適合を通して、本酵素反応は、タンパク質原料のマ
トリックスまたは基本塊を形成し、これは適正強度を示し、飼料ペレットに一定
した永続する形状を与える。
【0016】 アグロメレートされた飼料において、この酵素反応は、当該タンパク質間の共
有交差結合(クロスボンド)を導く。これは、飼料産物を易損性および脆弱性にす
る他の三種類の化学結合に加えて、最も強力な種類の化学結合を導入することに
より、当該凝集塊(agglomerate)に高い強度を与える。
【0017】 加圧形成または押し出し成形された飼料において、タンパク質マトリックスの
形成を導く共有結合(ε-(γ-Glu)Lys)の形成は、部分的または全体的に炭水化物
の添加に変わり得る。これは、当該飼料のための配合から炭水化物を除去するこ
と、または各々の炭水化物の割合を減少することを可能にする。これは多くの点
から重要な利点である。炭水化物は、事実上、肉食魚および動物の天然の食餌に
おいて何ら働きがなく、且つタンパク質および脂質の両者は、エネルギー面で炭
水化物よりも優れていることから、飼料ペレットの総エネルギー密度が増加でき
る。本発明に従うと、ペレットの形態における動物飼料は、例えば、ゼラチンの
形態にあるゲル化剤等の他の結合剤を必要としない。
【0018】
【化1】
【0019】 酵素トランスグルタミナーゼが触媒として作用する上記の反応式は、アミノ酸
グルタミンとリジンの間のε-(γ-グルタミル)リジン結合の形成を示す。
【0020】 トランスグルタミナーゼは、タンパク質-グルタミンγ-グルタミルトランスフ
ェラーゼとして分類される酵素として定義される(EC 2.3.2.13;インターナショ
ナル・ユニオン・オブ・バイオケミストリー・アンド・モレキュラーバイオロジ
ー、命名委員会)。トランスグルタミナーゼは純粋な形態で産出されるか、また は適切な充填剤と適切な濃度のトランスグルタミナーゼの独特のプレミックスと
して産出される。トランスグルタミナーゼは粉末、溶液または懸濁液の形態にあ
る当該飼料の他の原料成分に対して添加することが可能である。
【0021】 「タンパク質原料」の用語は、天然または変性された形態の何れかでタンパク
質を含有する原料成分を示す。例は、魚粉、スティックウォーター、スティック
ウォーター濃縮物、ブラッドミール、フェザーミール、骨粉および角粉、コムギ
グルテン、トウモロコシグルテン、ダイズミールおよびナタネミールを含む。こ
れらは、例示したに過ぎず、部分的な置換物として飼料において他の原料を使用
することや、または前記原料の一以上に添加すること等を制限するものではない
【0022】 「飼料ペレット」の用語は、粒子またはフラグメント、好ましいくは球状であ
り、特に、肉食魚、例えば、サケ、タラ、カレイ、ウミタナゴおよびタイ等の種
ための飼料として適切なサイズおよび形状となるような特定の工程からなる手段
により形成される粒子またはフラグメント、好ましいくは球状をいう。
【0023】 当該酵素(トランスグルタミナーゼ)の活性は、50℃よりも高い温度で減弱し
、65℃以上の温度で不活性化される。従って、ここで記載されるようなタンパ
ク質マトリックスの形成は、当該加工温度は、0から60℃の間で変更できる加
工加熱条件下で実施される。当該加工時間は、50℃よりも高低する温度では延
長されることから、最短の加工時間は約50℃で得られる。
【0024】 これは、当該酵素は、例えば水等の適切な液体中での溶液または懸濁液として
添加できることから、適切な方法によりこれらをペレットに形成する前に、トラ
ンスグルタミナーゼは当該飼料の他の成分に対して添加されてもよく、或いは、
当該混合物に対して液体を添加する前に、乾燥成分として混合されてもよい。ト
ランスグルタミナーゼに加えて、水性溶液は、純水、スティックウォーター若し
くはスティックウォーター濃縮物、または他のタンパク質リッチ液体、これに限
定されるものではないが、例えば、ゼラチン溶液等を含有してもよい。
【0025】 また、トランスグルタミナーゼは、適切な方法によって予め成形されたペレッ
トの表面に添加されてもよく、そこにおいて、当該酵素は、水等の適切な液体中
に溶解された蒸気、または溶液、懸濁液若しくは洗浄液として溶解されて添加さ
れてもよい。
【0026】 当該飼料の脂肪含量は、非限定的な好ましい例に従って、ペレットに成形する
前後の何れか、またはこれらを乾燥した後に、当該飼料に添加することが可能な
魚油を含有してもよい。当該飼料をペレットに成形した後に、これらを0から6
0℃の間の温度で維持して、当該トランスグルタミナーゼ酵素に、所望するε-(
γ-グルタミル)リジン結合を触媒する時間を持たせる。
【0027】 当該反応時間は当該反応温度に対して適応される。
【0028】 最終的に、成形されたペレットを、適切な乾燥装置、例えば、乾燥キャビネッ
ト内で乾燥して所望する水含量/乾燥度までに乾燥する。
【0029】 以下の例において使用されるトランスグルタミナーゼ製品(日本国、味の素社 製)は、60%のカゼインナトリウム、39.5%のマルトデキストリンおよび 0.5%のトランスグルタミナーゼを含有する。約6.5mmのダイズサイズを
有したミートグラインダーを使用し、当該飼料をペレットに成形することが可能
である。また、当該装置は、インキュベーターキャビネットと乾燥キャビネット
(作業温度約80-90℃)を具備する。摩擦試験において、500rpmの回転速度 で金属ボールなしで使用した。
【0030】
【実施例】
例1 500gの魚粉(Norwegian LT meal)および500mLの水を混合し、軟塊の形成まで混
合し、次にミートグラインダーを使用してペレットを形成した。形成されたペレ
ットは、約35分間乾燥した。300gのペレットを摩擦試験に使用した。
【0031】 125mgのトランスグルタミナーゼを含有する25gのトランスグルタミナーゼ製品
と15gのカゼインナトリウムを500mLの水中で約40℃で撹拌した。当該溶液を500g
の魚粉(Norwegian LT meal)に添加し、軟塊まで混合し、ミートグラインダーを 用いてペレットを形成した。これらのペレットを前記インキュウベーターキャビ
ネット中で、約60分間、約40℃でインキュベーションし、その後、約50分間乾燥
した。300gのペレットを摩擦試験に使用した。
【0032】 結果
【表1】
【0033】 当該例は、魚粉の混合物への約125ppmのトランスグルタミナーゼ、カゼ
インナトリウムおよび水の配合は、本酵素添加剤なしの飼料塊(魚粉+水)から形
成されたペレットよりも、相当大きな堅固性および強度を有したペレットを製造
したことを示す。
【0034】 水を液体形態[例えば、純水、スティックウォーター、スティックウォーター
濃縮物、他のタンパク質エンリッチ液体または水蒸気等]に添加する前に、粉末
形態中の当該酵素トランスグルタミナーゼを、当該飼料の他の1以上の乾燥成分
と配合することも可能である。
【0035】 温度が約60℃以上に上昇せず、従って、当該酵素が触媒として作用しなくな
る程に当該水活性が低くなる前に、当該酵素にタンパク質マトリックスを形成す
るために十分な作用時間を与えることが保証されるように処理がなされる限り、
ペレットに成形した直後に乾燥を実施することも可能である。
【0036】 温度耐性細菌により産生されたトランスグルタミナーゼは、60℃よりも高い
温度で作用することが可能である。
【0037】 従って、耐熱性のトランスグルタミナーゼを使用した場合には、生産条件は6
0℃以上であってもよい。
【0038】 例2 もう一つのタンパク質源(ダイズ)を使用する場合には、そのタンパク質実量は
、魚粉よりも約20%低い。当該飼料は、大凡、例1に示された通りに製造され
た 500gのダイズミール(Hamlet)と700mLの水を混合し、軟塊を形成し、
これをペレットに成形して約40分間に亘り乾燥した。例1の通り、摩擦試験を
実施した。当該試験を完了した後、残留した全ペレットを4つの金属ボールと共
に、150回転の新規の摩擦試験に供した。
【0039】 125mgのトランスグルタミナーゼおよび15gのカゼインナトリウムを含
有する25gのトランスグルタミナーゼ製品を、約40℃で700mLの水中で
撹拌した。例1に記載する通り、当該溶液を500gのダイズミール粉末に添加
し、混合して成形し、60分間40℃でインキュベートし、約60分間乾燥した
【0040】 結果
【表2】
【0041】 本発明は、当該飼料中のタンパク質の原料にタンパク質鎖の部分を形成するア
ミノ酸間での共有結合を形成することを触媒する他の酵素を含有してもよい。
【0042】 そのような酵素は、例えば、アスパラギンおよびリジンの間での等価な反応((
ε-(β-アスパルチル)リジン結合)を触媒することが可能である(トランスアスパ
ラギナーゼ)。
【0043】 他の例は、酵素タンパク質ジスルフィドイソメラーゼ(EC 5.3.4.1)であり、こ
れはシスチン転移および酵素リポキシゲナーゼを触媒する。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年8月18日(2000.8.18)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW Fターム(参考) 2B150 AA08 AA20 AE05 AE29 DF09 4B042 AC05 AC09 AD39 AE02 AG12 AH01 AH02 AH03 AK20 AP17

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前記性質が予想されるインキュベーション、乾燥、予想され
    る更なる加工、貯蔵および輸送の後でも保持される、予め形成された飼料ペレッ
    ト、球状ペレットおよび類似の飼料粒子またはフラグメントのタンパク質構造を
    、前記飼料ペレットおよび類似産物における形状恒久性、強度および堅さを達成
    するために修飾する方法であって、天然形態または変性した形態にあるタンパク
    質類を含有するタンパク質の原料[例えば、魚粉、スティックウォーター、ステ
    ィックウォーター濃縮物、ブラッドミール、フェザーミールまたは骨粉、コムギ
    グルテン、トウモロコシグルテン、ダイズミール、ナタネミール、カゼイン、カ
    ゼインナトリウム、ゼラチンまたはコラーゲン等である]における当該タンパク
    質鎖の部分を形成するアミノ酸間の共有結合の形成を触媒する当該酵素を、予め
    混合された飼料塊に対して、或いは配合前の1以上の成分に対して混合すること
    と、その後に、前記酵素の形態にある触媒が、飼料塊に対して、飼料ペレットま
    たは類似産物に成形すること、或いは予め成形された飼料ペレット等の表面に対
    して前記酵素が添加され、当該酵素の反応性に対して適切な温度および時間の間
    でインキュベートし、前記アミノ酸の間で共有結合を形成することと、前記飼料
    ペレット等が公知の方法により、特に、乾燥される等、予め成形された飼料ペレ
    ット、飼料ボールおよび類似の飼料粒子若しくは飼料フラグメントが所望する品
    質の形態恒久性を示すように更に処理されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法であって、トランスグルタミナーゼま
    たは代替トランスアスパラギナーゼ、タンパク質ジスルフィドイソメラーゼ若し
    くはリポキシゲナーゼが触媒酵素として利用されることと、当該アミノ酸グルタ
    ミン(若しくは代替的なアスパラギン)およびリジン若しくは代替的なシスチン
    が当該飼料のタンパク質において原料の鎖の部分を形成することとを特徴とする
    方法。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の方法であって、当該酵素トランスグルタミ
    ナーゼが当該飼料の(乾燥)重量の少なくとも10ppmの量で当該飼料と混合される ことと、ペレットおよび類似産物に形成された後に、(>60℃の温度で触媒とし
    ての作用し得る熱安定性のトランスグルタミナーゼを除いて)0-60℃、好ましく
    は10-50℃の範囲で反応温度が得られることと、前記飼料ペレットが完全に乾燥 される場合に、当該酵素の触媒特性が機能的に作用するのが停止するように当該
    飼料ペレットをインキュベートして乾燥することと(例えば、当該温度に依存し て、夫々60分および50分)を特徴とする方法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の方法であって、当該酵素トランスグルタミ
    ナーゼが、粉末の形態で、当該乾燥飼料または代替的に配合前のその成分の1以
    上に対して混合されることと、並びに、純粋水、スティックウォーター、スティ
    ックウォーター濃縮物、他のタンパク質エンリッチ液体および/または水蒸気等
    の液体の形態にある水が当該混合物に対して添加される前に前記飼料中に混合さ
    れることとを特徴とする方法。
  5. 【請求項5】 請求項2に記載の方法であって、当該配合液体中において前
    記トランスグルタミナーゼを撹拌しながら、当該飼料のための配合液体(これは
    、最後に言及したのとほぼ同じ重量である)に対して、当該配合液体の重量に相
    関して、約20ppm以上のトランスグルタミナーゼを添加して、当該配合液体とほ ぼ同じ重量の飼料の乾燥塊と配合される水性溶液または懸濁液を作製することを
    特徴とする方法。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の方法であって、溶液としての水蒸気、例え
    ば、水等の適切な液体中での懸濁液または洗浄液に溶解した酵素トランスグルタ
    ミナーゼを、予め成形した飼料ペレットの表面に対して添加すること、およびペ
    レットおよび類似産物に形成した後に、(>60℃の温度で触媒としての作用する
    ことの可能な熱安定性のトランスグルタミナーゼを除いて)反応温度を0-60℃、
    好ましくは10-50℃の範囲内で確立し、その後、当該飼料ペレットをインキュベ ートして乾燥し(温度に依存して、例えば、夫々に60分と50分で)、前記飼料ペ
    レットが完全に乾燥した時点で当該酵素の触媒特性の機能的な作用が終了するこ
    とを特徴とする方法。
  7. 【請求項7】 請求項1から6の何れか1項に記載の方法により製造および
    処理された養殖用肉食動物のための飼料粒子(即ち、ペレット)を形成するため
    の飼料塊であって、当該飼料に対して酵素、特にトランスグルタミナーゼを添加
    し、アミノ酸、特にグルタミンおよびリジンの間の反応を触媒し、当該飼料のタ
    ンパク質類の原料においてタンパク質鎖の部分を形成し、反応がタンパク質の間
    の共有架橋結合の形成し、飼料が他の成分タンパク質と微量栄養素に混じって含
    有されることを特徴とする飼料塊。
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