JP2014506800A - 強化された生体内利用可能なヨウ素分子 - Google Patents
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Abstract
本発明は、生体内利用性挙動が強化されたヨウ素、換言すれば、ヨウ素酸カルシウムなどの従来技術のヨウ素源を使用するときよりも一層、動物が利用し得る状態にあるヨウ素を用いた、家畜化された動物(家畜及び家禽)の食餌の補給物に関する。当該補給化合物は、α-アミノ酸金属ヨウ化物錯体である。
Description
本発明は、生体内利用性挙動が強化されたヨウ素、換言すれば、ヨウ素酸カルシウムなどの従来技術のヨウ素源を使用するときよりも一層、動物が利用し得る状態にあるヨウ素を用いた、家畜化された動物(家畜及び家禽)の食餌の補給物に関する。当該補給化合物は、α-アミノ酸金属ヨウ化物錯体である。
家畜化された動物(家畜及び家禽)は、健全な動物栄養摂取のために、生体内利用可能な金属又はミネラル補給物、必須アミノ酸を必要とし、また、ヨウ素も必要とすることがよく知られている。
ヨウ素は、甲状腺によって生成されるホルモンの鍵となる成分である。甲状腺は、成長、脳の発達、及び動物がエネルギーを燃焼する速度を左右する。動物栄養摂取において使用され、そのため動物の食餌への補給において使用される最も一般的なヨウ素源の二つは、ヨウ素酸カルシウム(CaIO3)及び二ヨウ素水素酸エチレンジアミン(EDDI)である。動物によるヨウ素源の有効な代謝の効率についての一つの試験は、栄養物質を摂取させた後に、血清ヨウ素レベルを測定するというものである。
動物飼料産業において、ヨウ素の動物への利用可能性が不十分であると、甲状腺腫、生殖障害、脆弱な子孫、乳量の低下、乳腺炎、異常な呼吸、成長速度の低下、さらには無毛の子孫などの状態をもたらすおそれがあることが知られている。動物におけるヨウ素の従来からある毒性症状は、摂食障害、唾液の過剰な分泌、鼻汁又は眼漏、流産、肺炎、及び骨/腱の奇形である。その上さらに、二ヨウ素水素酸エチレンジアミン(EDDI)の過剰な供給は、ビタミンAの代謝を阻害することが知られている。硝酸カルシウム、チオシアネート、グルコシノレート、ペルクロレート、ルビジウム及びコバルトを高摂取すると、ヨウ素の代謝を阻害し、ヨウ素の必要量を増やすおそれがある。栄養用途の金属鉄は、ヨウ素の毒性を減少させるが、ヨウ素必要量に対する要求を増やすおそれもある。
したがって、無機のヨウ素塩又はアミン塩などの、動物の飼料において現在使用されている従来技術のヨウ素源には全て、それらに特有の問題があることがわかる。したがって、動物に一層良好な利用可能性をもたらす特有のヨウ素源、即ちヨウ素を単により多く添加するのではなしに一層高い血清レベルをもたらす特有のヨウ素源の開発が継続的に要求されている。本発明の主要な目的は、ヨウ素の有機微量ミネラル金属錯体を提供することによって、詳細にはアミノ酸金属錯体を用いて、とりわけ詳細には天然アミノ酸及び/又は必須アミノ酸金属錯体を用いて、この要求を満たすことである。
リシンは、哺乳類の食餌における必須アミノ酸である。即ち、リシンは、哺乳類によって、代謝必要量を満たすのに適当な速度で合成することができず、そのため、リシンは食餌で補給しなければならない。トウモロコシはリシンが少ないことで有名であり、動物用に、単独で穀物食料に使用する場合、動物の健康を維持するため及び経済性のある動物の成長を実現するための双方で、リシンの補給が必要となる。保護リシン分子は、本出願人による米国特許第7,704,521号及び第7,846,471号の主題である。以下に説明するように、一分子当たり二つのヨウ素イオンを付与することによってヨウ素の強化された生体内利用性を提供する本発明の好ましい化合物は、リシンから作製されるものであり、亜鉛などの化合物と反応してリシン亜鉛二ヨウ化物(下の構造I)を作製する。
上記の主要な目的及び他の目的を達成する方法は、本発明の詳細な説明から明らかとなる。本発明は、その主要な目的によって限定されるものではなく、合成の効率、より低いヨウ素のコスト、血清ヨウ素レベルの強化、即ち生体内利用性、及び栄養補給のコスト効率などの本発明の他の利点も、全て達成されると理解される。
結果として血清ヨウ素レベルを増加させる、強化された生体内利用可能なヨウ素を動物(家畜及び家禽)へ補給するために、第一のヨウ素部分が金属原子と結合し、第二のヨウ素部分がアミン塩と結合している金属アミノ酸ヨウ化物分子、好ましくは金属リシン二ヨウ化物が調製及び使用される。
反芻動物において、摂取された飼料は、最初に第一胃の中を通過し、そこで飼料は、細菌発酵によって部分的に分解される。第一胃発酵の間、第一胃の微生物は、分解された窒素化合物からの窒素を利用して、微生物タンパク質を形成する。第一胃の微生物にとっての窒素源には、第一胃で分解可能なタンパク質及びペプチド、遊離アミノ酸、並びに尿素が挙げられる。微生物タンパク質及び分解されていない飼料のタンパク質は、第四胃及び小腸を通過し、そこで塩酸及び哺乳類の酵素が、微生物タンパク質及び分解されていない飼料のタンパク質を、遊離アミノ酸及び短鎖ペプチドへ分解する。アミノ酸及び短鎖ペプチドは、腸で吸収され、反芻動物は、アミノ酸をタンパク質の合成に利用して、生命を維持し、成長し、生殖し、乳を生産する。
タンパク質を合成するために動物によって利用される20種以上のアミノ酸のうちの9種は、必須であると考えられている。必須アミノ酸の例には、ロイシン、イソロイシン、バリン、メチオニン、トレオニン、リシン、ヒスチジン、フェニルアラニン及びトリプトファンが挙げられる。必須アミノ酸は、動物によって生成される量を超えた量が必要であるアミノ酸であり、微生物タンパク質、又は第一胃で分解されないタンパク質によって供給されなければならない。過剰に供給されたアミノ酸は、動物によって分解され、尿素の形態で排出される。アンモニアから尿素を合成する過程は、動物からのエネルギー投入を必要とする過程である。特定の必須アミノ酸が適当な量で供給されない場合、動物は、生成できるタンパク質の量と型において制限されることになり、このため、動物の能力が制限される。したがって、適切な量の必須アミノ酸を供給することは、動物によるエネルギー利用効率を強化すると同時に、動物の能力を最大化する。
リシン及びメチオニンは、トウモロコシベースの食料が与えられるときに最も制限される必須アミノ酸のうちの二つである。研究からの結果も、乳タンパク質の含有量は、生産変数(乳生産量、脂肪補正乳、乳タンパク質、乳脂肪、並びに乳脂肪及び乳タンパク質の含有量)のなかでも、十二指腸の消化物のアミノ酸含有量における変化に対して最も敏感であることを示している。研究者らは、制限されているアミノ酸を増量して泌乳中の乳牛の十二指腸に注入することにより、乳タンパク質の含有量を最大にするために必要とされる、十二指腸の消化物における総必須アミノ酸へのリシン及びメチオニンの寄与が、それぞれおよそ15%及び5.2%であるということを見出した。
本発明は、特定のヨウ素錯体に関し、これは、動物(家畜又は家禽)に、必須アミノ酸の補給及びヨウ素の補給の双方の機会を付与し、微量ミネラルももたらす補給物を提供するものである。出願人の現在の知見によれば、こうした補給の全てを同一の化合物で提供した化合物は、過去になかった。このことは、動物飼料混合物においてスペースが頻繁に問題になるため、重要である。本発明は、一つの分子で三つの栄養上の要求を満たし、EDDI及びヨウ素酸カルシウムなどの通常のヨウ素源と比較すると、血清中でヨウ素の生体内利用性が強化されたという最終結果を伴うものである。
本発明での使用に最も好ましいアミノ酸は、リシンであり、式
の、亜鉛リシン二ヨウ化物などの化合物をもたらす。
構造Iから見られる通り、ヨウ素は、この化合物において、二つの源において提供されており、第一のものは亜鉛原子と結合し、第二のものはヨウ素アミン塩の形態である。このように、この化合物には、「二重の強化」の機会が存在する。別の言い方をすれば、当該構造は、ヨウ素とアミンの塩、及びヨウ素と金属の塩の双方を有する。リシン二ヨウ化物の構造Iは、亜鉛原子を、金属イオンを表しているMに置き換えて一般化され得る。本発明では、好適な金属イオンは、一般化された式が
である場合、マンガン及び鉄であることができる。
ここまでに述べた通り、リシンは、好ましいアミノ酸ではあるが、本発明で利用されてもよい唯一のアミノ酸というわけではない。Mは、亜鉛、マンガン又は鉄であることができる。実際、本発明は、次の
のように、他の天然アミノ酸へ一般化されてもよい。
上の式の構造IIIにおいて、Mは、金属イオンを表し、亜鉛、マンガン又は鉄であることができる。Rは、天然アミノ酸の任意の残りの部分を表し、ロイシン、イソロイシン、バリン、メチオニン、トレオニン、リシン、ヒスチジン、フェニルアラニン及びトリプトファンを含む必須アミノ酸に由来する群から選択され得る。アミノ酸は、動物によってタンパク質を合成するのに利用される、他の20種以上のアミノ酸のうちの1種とすることもでき、また、アミノ酸ヨウ素金属塩の混合物へと導く各種アミノ酸の混合物とすることもできる(下の実施例2を参照されたい)。
構造(III)において、アミノ基をヒドロキシに置き換えて、ヨウ素を有するヒドロキシ酸金属錯体を形成してもよいことに留意すべきである。別の一般化法で言うと、構造(III)のアミノ基を「X」と置き換えることができ、「X」は、アミノ又はヒドロキシルのいずれかであることができる。他の可能性としては、RがCH3である、RがHである、RがC2H5である、及びRがC2H4SCH3であることが挙げられ、それらの場合、酸は、それぞれ、乳酸、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、及びヒドロキシ-メチルチオ酪酸である(実施例3を参照されたい)。
アミノ酸金属ヨウ化物の調製の工程は単純であり、水性媒質中で、等モル量のアミノ酸と、金属イオン源、例えば亜鉛であればヨウ化亜鉛とを単純に混合する。これを、反応を起こさせるのに十分な時間、好ましくは約100℃で30〜40分、撹拌及び加熱する。引き続き、室温へ冷却し、乾燥して固形分を残留させ、この固形分は、粉末状でない場合は粉砕して粉末材料を生成させる。これは、噴霧又はロータリーエバポレーションなどによって乾燥できる。コスト効果をもたらす効率性の一つが、この単純な調製手法である。
上記のようにして調製された化合物、特に好ましいものとして列挙されたものは、容易に加工可能である。これらは、補給添加物として純粋な状態で販売することができ、又は、これらは、包装、加工特性及び味を改善するために、担体と混合することもできる。好ましい担体は、例えば、斯かる化合物を摂取する反芻動物のために味を有意に改善する粉糖である。例えば、ベンズアルデヒド誘導体はアーモンド味を有するが、これは粉糖でマスキングできる。
当該化合物は、動物用の微量ミネラル補給物全体の一部としても使用できる。
本発明の化合物は、追加の担体又は充填材料なしに添加されることが好ましい一方で、ここまでに述べられたように、風味材料を、担体として又は担体と共に使用できる。担体を利用する場合、担体は、蒸留発酵可溶物、飼料穀物、トウモロコシ穂軸粉、乳清又は他のセルロース担体材料などの好適な担体とすることができる。これらは、同時に添加することもでき、又は他の微量ミネラル調製物と共に添加することもできる。
飼料食物に添加される補給物の量は、当然、補給物が、純粋な組成物を使用するか、又は担体を有する組成物を使用するかによって変わる。基本的には、補給物は、販売されているものそのままを単純に飼料食物と混合する。
一般に、当該化合物は、動物の能力レベル及び1日の栄養必要量に十分な必須ヨウ素を付与するレベルで、即ち、能力レベルのために約25mg/頭/日から1動物につき1日当たり約50ミリグラムまで、及び栄養レベルのために5〜10mg/日の範囲内で添加するべきである。このように、添加量の総範囲は、目的によって、1頭につき1日当たり5mgから50mgである。
以下の実施例は、本発明の化合物、及び家畜又は家禽における血清レベルでのヨウ素補給の有効な強化のためのそれらの使用法を、さらに例示するために提示するものであって、限定するものではない。
[実施例1]
亜鉛リシン二ヨウ化物(構造I)の合成
リシン(4.24g、0.029モル)を、水(200mL)に溶解した。この溶液に、ZnI2(9.26g、0.29モル)を添加した。この混合物を撹拌し、100℃まで35分間加熱した。この溶液を、室温まで冷却し、得られた溶液をロータリーエバポレーションにより乾燥したところ、オフホワイトの固形物が生成した。この物質を、亜鉛の含有量及びヨウ素の含有量について分析した。亜鉛は12.8パーセントであり、ヨウ素は50.5パーセントであった。
亜鉛リシン二ヨウ化物(構造I)の合成
リシン(4.24g、0.029モル)を、水(200mL)に溶解した。この溶液に、ZnI2(9.26g、0.29モル)を添加した。この混合物を撹拌し、100℃まで35分間加熱した。この溶液を、室温まで冷却し、得られた溶液をロータリーエバポレーションにより乾燥したところ、オフホワイトの固形物が生成した。この物質を、亜鉛の含有量及びヨウ素の含有量について分析した。亜鉛は12.8パーセントであり、ヨウ素は50.5パーセントであった。
[実施例2]
亜鉛(アミノ酸)ヨウ化物(混合アミノ酸及びM=Zである構造III)の合成
以下のアミノ酸をブレンドすることにより、アミノ酸混合物を調製した。
亜鉛(アミノ酸)ヨウ化物(混合アミノ酸及びM=Zである構造III)の合成
以下のアミノ酸をブレンドすることにより、アミノ酸混合物を調製した。
このアミノ酸混合物は、平均分子量が130.57である。
このアミノ酸混合物10.2g(0.078モル)を水250mLに分散させ、ZnI2(24.9g、0.078モル)を添加した。この混合物を溶液となるまで加熱した。次いで、この溶液を100℃まで28分間加熱した。混合物を室温まで冷却し、水をロータリーエバポレーションにより除去した。得られた生成物は、13.9パーセントの亜鉛及び53.2パーセントのヨウ素を有していた。
[実施例3]
(亜鉛ヒドロキシ-メチルチオ酪酸ヨウ化物)(構造III、M=Z、Rがメチオニン由来)
ヒドロキシルメチルチオ酪酸(88%溶液)(35.7g、0.21モル)を水350mLに溶解した。この混合物にZnI2(67g、0.21モル)を添加した。この混合物を撹拌し、10NのNaOHを滴下で添加してpHをpH=3に調整した。混合物を100℃で1.5時間加熱した。得られた混合物を冷却し、次いでロータリーエバポレーションによって乾燥して、固形物とした。この固形物を分析したところ、亜鉛11.9%及びヨウ素30%であった。
(亜鉛ヒドロキシ-メチルチオ酪酸ヨウ化物)(構造III、M=Z、Rがメチオニン由来)
ヒドロキシルメチルチオ酪酸(88%溶液)(35.7g、0.21モル)を水350mLに溶解した。この混合物にZnI2(67g、0.21モル)を添加した。この混合物を撹拌し、10NのNaOHを滴下で添加してpHをpH=3に調整した。混合物を100℃で1.5時間加熱した。得られた混合物を冷却し、次いでロータリーエバポレーションによって乾燥して、固形物とした。この固形物を分析したところ、亜鉛11.9%及びヨウ素30%であった。
[実施例4]
(亜鉛グリシンヨウ化物)(構造III、M=Zn、Rがグリシン由来)
グリシン(28.6g、0.381モル)を水150mLに溶解した。この混合物にZnI2(121.6g、0.381モル)を添加し、溶液全体を撹拌し、100℃まで45分間加熱した。混合物を室温まで冷却し、溶媒をロータリーエバポレーションによって除去した。固形物を、亜鉛及びヨウ素について分析する。乾燥した生成物を分析すると、亜鉛14.3%及びヨウ素40%である。
(亜鉛グリシンヨウ化物)(構造III、M=Zn、Rがグリシン由来)
グリシン(28.6g、0.381モル)を水150mLに溶解した。この混合物にZnI2(121.6g、0.381モル)を添加し、溶液全体を撹拌し、100℃まで45分間加熱した。混合物を室温まで冷却し、溶媒をロータリーエバポレーションによって除去した。固形物を、亜鉛及びヨウ素について分析する。乾燥した生成物を分析すると、亜鉛14.3%及びヨウ素40%である。
[実施例5]
(鉄リシン二ヨウ化物の合成)
リシン(4.76g、0.0326モル)を水(100mL)に溶解した。この溶液に、FeI2(10.1g、0.0326モル)を添加した。この混合物を撹拌し、100℃まで35分間加熱した。この溶液を、室温まで冷却し、得られた溶液をロータリーエバポレーションによって乾燥したところ、褐色の固形物が生成した。この物質を、鉄の含有量及びヨウ素の含有量について分析した。鉄は11.7%であり、ヨウ素は53.4%であった。
(鉄リシン二ヨウ化物の合成)
リシン(4.76g、0.0326モル)を水(100mL)に溶解した。この溶液に、FeI2(10.1g、0.0326モル)を添加した。この混合物を撹拌し、100℃まで35分間加熱した。この溶液を、室温まで冷却し、得られた溶液をロータリーエバポレーションによって乾燥したところ、褐色の固形物が生成した。この物質を、鉄の含有量及びヨウ素の含有量について分析した。鉄は11.7%であり、ヨウ素は53.4%であった。
[実施例6]
(マンガンリシン二ヨウ化物の合成)
リシン(4.7g、0.0323モル)を水(100mL)に溶解した。この溶液に、MnI2(10.1g、0.0323モル)を添加した。この混合物を撹拌し、100℃まで35分間加熱した。この溶液を、室温まで冷却し、生成した溶液をロータリーエバポレーションによって乾燥したところ、オフホワイトの固形物が生成した。この物質を、亜鉛の含有量及びヨウ素の含有量について分析した。マンガンは11.6%であり、ヨウ素は52.1%であった。
(マンガンリシン二ヨウ化物の合成)
リシン(4.7g、0.0323モル)を水(100mL)に溶解した。この溶液に、MnI2(10.1g、0.0323モル)を添加した。この混合物を撹拌し、100℃まで35分間加熱した。この溶液を、室温まで冷却し、生成した溶液をロータリーエバポレーションによって乾燥したところ、オフホワイトの固形物が生成した。この物質を、亜鉛の含有量及びヨウ素の含有量について分析した。マンガンは11.6%であり、ヨウ素は52.1%であった。
[実施例7]
この実施例は、強化された血清ヨウ素レベルを例示するものであり、従来のヨウ素源に対する優位性を実証している:
EDDI=二ヨウ素水素酸エチレンジアミン
CaIO3=ヨウ素酸カルシウム。
この実施例は、強化された血清ヨウ素レベルを例示するものであり、従来のヨウ素源に対する優位性を実証している:
EDDI=二ヨウ素水素酸エチレンジアミン
CaIO3=ヨウ素酸カルシウム。
体重1200lbから1700lbの間の、非泌乳の妊娠肉牛のアンガス・シンメンタール(Angus Simmental)を完全乱塊法による研究用に選定し、新規のヨウ素化合物の血清ヨウ素濃度についての効果をEDDI及びCaIO3と比較して測定した。ウシを、試験開始7日前に体重によりブロック化した。ウシに、0日〜10日まで、各種源からのヨウ素60mgを含有しているボーラスを与えた。血清ヨウ素を測定し、2日〜14日の平均及び10日目のピーク値として報告した。化合物1及び2は、CaIO3又はEDDIよりも高い血中ヨウ素レベルを示した。
[実施例8]
別の有効性試験において、体重1200lbから1700lbの間の非泌乳の妊娠肉牛のアンガス・シンメンタール(Angus Simmental)を完全乱塊法による研究用に選定し、新規のヨウ素化合物の血清ヨウ素濃度についての効果をEDDI及びCaIO3と比較して測定した。ウシを、試験開始7日前に体重によりブロック化した。
別の有効性試験において、体重1200lbから1700lbの間の非泌乳の妊娠肉牛のアンガス・シンメンタール(Angus Simmental)を完全乱塊法による研究用に選定し、新規のヨウ素化合物の血清ヨウ素濃度についての効果をEDDI及びCaIO3と比較して測定した。ウシを、試験開始7日前に体重によりブロック化した。
上記の実施例からわかる通り、金属アミノ酸に結合したヨウ素は、通常の(EDDI、CaIO3)物質よりも、はるかに高い血清ヨウ素レベルをもたらしており、このことは、ヨウ素の生体内利用可能レベルが強化されたことを示している。
金属がマンガン又は鉄である場合、及び他の天然アミノ酸を利用する場合のいずれか単独又は組合せでも同様の結果が達成される。
Claims (20)
- 家畜及び家禽によるヨウ素栄養源からのヨウ素の生体内利用性を強化する方法であって、
栄養補給に有効な量の、式
Rは、天然アミノ酸の骨格を付与するために選択される部分である)
の金属リシン二ヨウ化物をヨウ素の補給物を必要としている動物に与えることを含む方法。 - 食餌補給に有効な量が、1頭につき1日当たり約5ミリグラムから1頭につき1日当たり約50ミリグラムまでのヨウ素レベルを提供するのに十分な量である、請求項1に記載の方法。
- 補給物が非毒性の担体と共に添加される、請求項1に記載の方法。
- 非毒性の担体が、糖、発酵可溶物、飼料穀物、トウモロコシ穂軸粉、乳清及び他のセルロース担体材料から成る群から選択される、請求項3に記載の方法。
- アミノ酸が、ロイシン、イソロイシン、バリン、メチオニン、トレオニン、リシン、ヒスチジン、フェニルアラニン及びトリプトファンから成る群から選択される必須アミノ酸である、請求項1に記載の方法。
- 家畜及び家禽によるヨウ素栄養源からのヨウ素の生体内利用性を強化する方法であって、
栄養補給に有効な量の、式
の金属アミノ酸を動物に与えることを含む方法。 - 食餌補給に有効な量が、1頭につき1日当たり約5ミリグラムから1頭につき1日当たり約50ミリグラムまでのヨウ素レベルを提供するのに十分な量である、請求項6に記載の方法。
- 補給物が非毒性の担体と共に添加される、請求項6に記載の方法。
- 非毒性の担体が、糖、発酵可溶物、飼料穀物、トウモロコシ穂軸粉、乳清及び他のセルロース担体材料から成る群から選択される、請求項8に記載の方法。
- アミノ酸が、ロイシン、イソロイシン、バリン、メチオニン、トレオニン、リシン、ヒスチジン、フェニルアラニン及びトリプトファンから成る群から選択される必須アミノ酸である、請求項6に記載の方法。
- 式
のリシン二ヨウ化物化合物。 - Mが亜鉛である、請求項11に記載の化合物。
- Mがマンガンである、請求項11に記載の化合物。
- Mが鉄である、請求項11に記載の化合物。
- 式
のヨウ素を有するヒドロキシ酸金属錯体。 - Rが2-(メチルチオ)エチルである、請求項15に記載の金属錯体。
- 家畜及び家禽によるヨウ素の生体内利用性を強化する方法であって、
栄養補給に有効な量の、式
のヨウ素を有するヒドロキシ酸金属錯体を動物に与えることを含む方法。 - 食餌補給に有効な量が、1頭につき1日当たり約5ミリグラムから1頭につき1日当たり約50ミリグラムまでのヨウ素レベルを提供するのに十分な量である、請求項17に記載の方法。
- 補給物が非毒性の担体と共に添加される、請求項17に記載の方法。
- 非毒性の担体が、糖、発酵可溶物、飼料穀物、トウモロコシ穂軸粉、乳清及び他のセルロース担体材料から成る群から選択される、請求項19に記載の方法。
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