発明の属する技術分野
本発明は、反芻動物における飼料摂取量、繊維消化率、乳生産および/または体成長の増加に特に適した、さらにはN排泄量の低減、第一胃のpH安定性の改善および/または反芻動物におけるアンモニア毒性の抑制または低減、特に厳しい気候、例えば、低消化性牧草地によって特性付けられる気候、例えば、乾燥気候、暑熱気候、寒冷気候等および/または遠隔地で管理される反芻動物におけるアンモニア毒性の抑制または低減に特に適した反芻動物用飼料または反芻動物用飼料サプリメントの分野に関する。
発明の背景
肉製品(例えば、牛肉、羊、子羊等)や乳製品(例えば、乳、チーズ、バター等)などの反芻動物由来の製品は、西洋の食生活の大部分を占めており、これらの製品の需要は増加している。反芻動物の健康および成長を促進するだけでなく、反芻動物由来の製品の品質および/または量を向上させ得る飼料および/または飼料サプリメントを開発するために、かなりの研究や開発努力がなされてきた。
成長してから、羊毛および乳の生産は、植物タンパク質の形で提供されることが多い食餌からの窒素の利用可能性に直接依存しているため、反芻動物における成長ならびに羊毛および乳の生産を促進するために補助タンパク質が使用または検討されることが多い。反芻動物におけるタンパク質は、NPN源(例えば、尿素)から得られる窒素から第一胃の細菌によって合成されることもできるので、反芻動物は食物タンパク質またはアミノ酸自体を必要としない。NPN化合物(例えば、尿素)は食物タンパク質よりも安価である。したがって、NPN化合物は、反芻動物の成長ならびに羊毛および/または乳の生産を促進するための食物タンパク質の代替物または補助物としてますます使用されている。
しかしながら、NPN化合物(例えば、尿素)を含む飼料または飼料サプリメントの使用は、反芻動物のアンモニア毒性と関連している。有効量で与えられた場合、NPN化合物はアンモニア毒性を引き起こし得る。反芻動物によって消化されると、NPN化合物(例えば、尿素)は、第一胃に存在する細菌によって、とりわけアンモニアに急速に変換される。有効量のNPNを投与すると、第一胃のNPN源から急激なピークのアンモニアが放出される。第一胃において尿素からアンモニアが放出される(すなわち、急激な高いピークとして放出される)割合は、それをアミノ酸(「真性タンパク質」とも呼ばれる)に変換する細菌の能力よりも高いため、アンモニア毒性が続く。細菌により利用されない過剰のアンモニアは、血流中で高濃度となり、反芻動物にとって有毒である。アンモニア毒性の症状(すなわち、末梢血中のアンモニアが約1mg/血液100mLを超える場合)としては、筋痙攣、運動失調、過度の唾液分泌、テタニー、鼓脹および呼吸障害が挙げられる。
アンモニア毒性などのNPN化合物(例えば、尿素)の投与に伴う欠点を改善するために、かなりの努力が払われてきた。例えば、NPN化合物を含む組成物が開発されており、それが第一胃のNPN源からのアンモニアの「遅延放出」を可能にする。第一胃のアンモニアの「遅延放出」は、通常、即時放出型NPN化合物(例えば、尿素)を含む飼料または飼料サプリメントの摂取直後に生じる第一胃内の急激なアンモニアのピークを減衰させることを目的としている。アンモニアの放出は、遅延はするものの第一胃に発生することが見込まれ、第一胃で微生物によってこれが利用されて、タンパク質が産生され得る。
第一胃のNPN源からのアンモニアの遅延放出は、通常、NPN化合物をいわゆる制御放出剤またはコーティングで部分的にまたは完全にコーティングすることによって達成される。制御放出剤は、第一胃においてNPN源からのアンモニアの放出速度を時間とともに遅延または低下させる能力によって特徴付けられる。具体的には、制御放出剤は、単位時間あたりにNPN化合物から一定量のアンモニアを放出することができるので、NPN化合物に由来するアンモニアは第一胃で一度に大量には放出されない。第一胃においてNPNからのアンモニアの放出速度を時間とともに遅延または低下させるために設計された様々な第一胃バイパス剤が長年にわたって開発されてきた。
例えば、米国特許第6231895号明細書(US6231895B1)には、第一胃分解性ポリマーコーティング内にカプセル化された尿素からなるNPN化合物を含む泌乳反芻動物に適した原料が開示されている。第一胃分解性ポリマーコーティングは、第一胃インキュベーション条件下でアンモニアを発生させるための制御放出剤として使用されている。原料は、毎日連続して第一胃液1デシリットルあたり6〜18mgのアンモニアを供給する速度で第一胃内に放出されるように配合されている。この原料は、通常、第一胃で高すぎる速度で放出されてアンモニア毒性を引き起こすNPNを含む従来の原料よりも改善されているとされている。
米国特許第03015764号明細書(US03015764A1)には、第一胃内に遅延して放出されることが意図されている遅延放出型配合物および持続放出型配合物からなる反芻動物用飼料が開示されている。配合物は、尿素と、水溶性の酸または水溶性の酸の中性塩の形のカルボキシビニルポリマーからなるコーティングとを含む。反芻動物用飼料は、第一胃の尿素の持続的な利用可能性をもたらすように作用し、局所微生物には、これを第一胃のタンパク質に変換するのに十分な時間がある。
国際公開第2011116445号(WO2011116445A2)には、第一胃の尿素の遅延放出を確実にする栄養性尿素系組成物が開示されている。この組成物は尿素および疎水剤、例えば植物ワックスからなるコーティング剤を含む。
米国特許第4035479号明細書(US4035479)には、制御された持続的な尿素の利用可能性を特徴とする第一胃摂取のための遅延および持続放出型配合物が開示されている。配合物は、尿素と、実質的に水溶性の酸または中性塩の形のカルボキシビニルポリマー(例えば、ポリアクリル酸)からなるコーティングとを含む。著者らは、尿素の放出が、制御されかつ遅延はするものの、その変換に馴化した微生物相が利用可能である第一胃内においてかなり行われることは不可欠であることを指摘している。
上記組成物はいずれも、第一胃のNPN源からのアンモニアの放出を遅延させて、第一胃の細菌に対する窒素の持続的な利用可能性を生み出し、第一胃のNPN源からのアンモニア放出の曲線を減衰させること、すなわち、そのピークを低減させてその時間の広がりを延長することによって、アンモニア毒性を緩和することを示している。しかしながら、上記組成物は、第一胃におけるアンモニア放出の曲線をフラットな曲線に完全に減衰させるものではない。このことは、このようなNPN化合物(尿素)の摂取後、減少はしているものの第一胃内にアンモニアのピークがまだ生じていることを意味する。このことは最終的には、アンモニアの毒性を招くかまたは特にNPN化合物が多量に給餌される際に、第一胃の細菌によるNPN化合物由来のアンモニアの非効率的な利用もしくは浪費につながり得る。
厳しい気候で飼育および/または管理されている反芻動物は、より好ましい気候で飼育および/または管理されている反芻動物と比べて不利であるため、厳しい気候で飼育および/または管理されている反芻動物にとっては、NPN化合物を高めた量で給餌することが特に望ましいと考えられる。特に、厳しい気候で管理されている反芻動物は、環境からの栄養素、特にタンパク質の利用が制限されていた。厳しい気候は、これらの地域で生育している牧草の栄養品質について、栄養価(例えば、低タンパク質)が一般的に低く、かつ/またはその栄養価が年間を通じて変動することが特徴である。また、厳しい気候に曝されている地域の牧草は、繊維含量が高いことが多いので、これらの消化が困難になる。さらに、厳しい気候にある農場は、反芻動物またはウシ科動物が放牧されている牧草地または草地からはかなり離れていることが多い。この状況は、NPN化合物などの追加の飼料および/または飼料サプリメントを反芻動物またはウシ科動物に定期的に供給する酪農業者の能力を妨げる。
厳しい気候で生育する牧草の栄養価は低くかつ/または消化率が低いため、それらを食べる反芻動物による肉および/または乳の生育および/または生産は、最適には行われない。
全体的に、この状況は、このような条件下で管理される反芻動物またはウシの働きの低下につながる(すなわち、それらの肉生産および/または乳生産は最適ではない)。この状況は、厳しい気候にあるウシ産業にとっては望ましくない。
したがって、当該技術分野では、特に繊維消化率、体成長、乳生産および/または反芻動物生物学に固有の他の特性を改善または向上させる目的で、反芻動物によるNPN化合物からの窒素利用を改善または増加させ、また、アンモニア毒性または第一胃の細菌もしくは微生物によってNPN化合物から誘導されるアンモニアの非効率的利用などの、従来の飼料およびこのような従来の飼料を使用する方法の制限を有しない、NPN化合物(例えば、尿素)を含む組成物およびNPN化合物を含む組成物の使用に依拠する方法が求められている。
また、特に繊維消化率、体成長、乳生産、および/または反芻動物の生態に固有の他の特性を改善または向上させる目的で、従来のNPN飼料よりも多量のNPN化合物を反芻動物の食餌に含めることができ、アンモニア毒性およびその他の有害作用を引き起こさないか、または従来の飼料で得られる結果よりも優れた結果をもたらす、NPN化合物(例えば、尿素)を含む組成物およびNPN化合物を含む組成物の使用に依拠する方法も求められている。
発明の概要
本発明は、反芻動物による摂取に適した第一胃バイパス組成物であって、
− 非タンパク質窒素化合物、および
− 非タンパク質窒素化合物の第一胃のバイパスを可能にする第一胃バイパス剤
を含み、
前記第一胃バイパス剤が前記非タンパク質窒素化合物を取り囲むコーティングであり、かつ前記コーティングが少なくとも90%の飽和脂肪を含む、前記第一胃バイパス組成物に関する。
本発明はさらに本発明による第一胃バイパス組成物の製造方法であって、
a)非タンパク質窒素化合物を含有する粒子をドラムコーター内に供給する工程、
b)工程a)の粒子を、第一胃バイパス剤の融点より10℃低い温度から第一胃バイパス剤の融点までの範囲の温度に加熱する工程、
c)溶融第一胃バイパス剤をドラムコーターの外側にあるリザーバに供給する工程、
d)工程c)からの前記溶融第一胃バイパス剤を、その融点とその融点より10℃高い温度との間の温度に加熱する工程、
e)工程d)からの前記溶融第一胃バイパス剤を、回転ドラムコーター内で工程b)の粒子上に適用する工程、
f)粒子床の温度を、第一胃バイパス剤の融点の温度または第一胃バイパス剤の融点よりもわずかに低い温度で維持する工程、および
g)工程f)から得られた組成物を冷却する工程、または工程f)から得られた組成物を放冷する工程
を含む、前記製造方法に関する。
一般的な定義
この説明と例では、いくつかの用語が使われている。このような用語に与えられるべき範囲を含む、明細書および特許請求の範囲の明確かつ一貫した理解をもたらすために、以下の定義が与えられている。本明細書で他に定義されない限り、使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される意味を有する。すべての刊行物、特許出願、特許および他の参考文献の開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本明細書で使用される「増加した乳生産」という用語は、生産される乳の量(リットル数)の増加、または生産される乳中の乳固形分(脂肪、タンパク質、糖類、特に脂肪)の量(キログラム数)の増加のいずれかを指す。当業者は、反芻動物による乳生産を測定するための方法に精通している。本発明の文脈において、本明細書に教示されるNPN組成物が投与された泌乳反芻動物の乳生産は、本明細書に教示されるNPN組成物が投与されていない(例えば、コーティングのないNPN組成物、または例えば本明細書に記載されたような持続放出型NPN組成物が投与された)泌乳反芻動物の乳生産と比較される。乳生産増加の例は、例えば、本明細書に教示されるNPN組成物が投与された泌乳反芻動物が、本明細書に教示されるNPN組成物が投与されていない泌乳反芻動物よりも多い乳生産を示す場合である。
本明細書で使用される用語「非タンパク質窒素」、「NPN」、「非タンパク質窒素化合物」または「NPN化合物」は、タンパク質、ペプチド、アミノ酸またはそれらの混合物ではない任意の窒素種を指し、動物の腸管に導入される際に、生体利用可能な窒素を動物の腸内微生物に供給する。動物飼料用NPN源の非限定的な例は、消化中に動物にアンモニアまたはアンモニウムイオンを生成する尿素である。NPNの他の非限定的な供給源としては、例えば、ビウレット、酢酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、酪酸アンモニウム、メチレン尿素、およびアミノ酸のアンモニウム塩が挙げられる。さらなる供給源としては、例えば、アセトアミド、アンモニア、ブチルアミド、ジシアノアミド、ホルムアミド、エチレン尿素、イソブタノールジ尿素、ラクトシル尿素、プロピオンアミド、尿酸および尿素リン酸塩が挙げられる。また、適切なアンモニウム塩としては、例えば、酢酸塩、重炭酸塩、カルバミン酸塩、炭酸塩、塩化物、クエン酸塩、ギ酸塩、フマル酸塩、乳酸塩、マレイン酸塩、リン酸塩、ポリリン酸塩、プロピオン酸塩、コハク酸塩および硫酸アンモニウム塩、または他の適切なアンモニウム塩が挙げられる。
本明細書で使用される「反芻類」または「反芻動物」という用語は、消化前に特化した胃室内での発酵によって、主にバクテリアの作用によって、植物ベースの食品から栄養素を得ることができる雄雌両方の哺乳類を指す。このプロセスは通常、発酵した摂取物の吐き戻し(食い戻しとして知られる)を必要とし、そしてそれを再び咀嚼する。さらに植物を分解し、消化を促すために食い戻す過程を「反芻」と呼ぶ。反芻動物と非反芻動物との間の主な違いは、反芻動物には4室の胃があることである。
第一胃では、飼料の発酵の大部分が起こる。第一胃には、いくつかの微生物門があり、飼料の発酵につながる。第二胃でも同様の発酵機能が果たされる。第一胃および第二胃は、「反芻胃」と呼ばれることが多く、反芻胃は実質的に「発酵室」からなり、発酵室は植物の炭水化物を揮発性の脂肪酸(主に酢酸塩、プロピオン酸塩および酪酸塩)、乳酸塩、二酸化炭素、メタンおよび水素に変換する微生物を含む。第一胃−第二胃は、第一区画であり、発酵室として機能し、ここで飼料は微生物によって短鎖脂肪酸に分解され、エネルギー源として動物自身によって利用される。発酵室として、第一胃は飼料のリザーバのように働き、発酵物の1時間あたりの連続的な流出量は、「通過率」とも呼ばれる。本明細書で使用される「通過率」という用語は、第一胃−第二胃の消化物が消化管の区画(例えば、第一胃)を離れる割合として定義され、次の区画(例えば、第四胃)に1時間あたりに流れる区画含有物のパーセンテージ(%/時)として表される。第一胃−第二胃から第四胃への通過率は、第四胃から残りの腸管への通過率よりもはるかに低い。典型的には、第一胃−第二胃と第四胃との間の通過率は、1時間あたり約4%〜6%であり、第四胃と腸管との間の通過率は1時間あたり約50%である。
第三胃は、第四胃の門の役割を果たし、揮発性の脂肪酸および水を吸収して第四胃に到達する消化物の量を減らす。第四胃は、単胃の直接的同等物と呼ばれることが多く、また酸性および酵素の環境下で飼料物質を消化して分解する能力があるため、「真の胃」と呼ばれることも多い。第四胃で消化された物質(消化物とも呼ばれる)は小腸に移り、そこでさらなる消化と栄養素の吸収が起こる。反芻動物の非限定的な例としては、乳牛、肉牛、羊、山羊、水牛、ムース、エルク、バイソン、キリン、ヤク、シカ、アンテロープ等のウシ科動物が挙げられる。
本明細書で使用される「ウシ科動物」または「ウシ」という用語は、雌牛、雄牛(肉牛)、去勢牛、雄ジカ、未経産牛、子牛、雄牛(oxen)等の様々なウシ科動物を指す。本発明では、ウシ科動物には、飼養および野生のウシ科動物と、雌雄のウシ科動物(特に、泌乳雌牛)との両方が含まれる。ウシ科動物は、ウシ属、例えばボス・タウルス(Bos taurus)、ボス・インディカス(Bos indicus)等の種でもよい。
本明細書で使用される「ヒツジ科動物」または「ヒツジ」という用語は、反芻動物科のウシ科の山羊−アンテロープ亜科の一部である哺乳類のヒツジ属に属する動物を指す。ヒツジ科動物の非限定的な例としては、羊、ムフロン、ウリアル等が挙げられる。本発明では、ヒツジ科動物には、飼養および野生のヒツジ科動物と、雌雄のヒツジ科動物(特に、泌乳雌ヒツジ)との両方が含まれる。
本明細書で使用される「ヤギ科動物」または「ヤギ」という用語は、反芻動物科のウシ科のヤギ亜科の一部である哺乳類のヤギ属に属する動物を指す。ヤギ科動物の非限定的な例としては、山羊、アイベックス、マーコール等が挙げられる。本発明では、ヤギ科動物には、飼養および野生のヤギ科動物と、雌雄のヤギ科動物(特に、泌乳雌ヤギ)との両方が含まれる。
本明細書で使用される「泌乳反芻動物」という用語は、分娩後乳を生産することができる反芻動物を指す。
本明細書で使用される「乳用反芻動物」という用語は、商業目的で乳を使用する反芻動物を指す。
本明細書で使用される「ウシ科」または「ウシ科動物」という用語は、飼養または野生の群れに住む動物群を指す。ウシ科動物の非限定的な例としては、雌牛、雄牛(肉牛)、去勢牛、雄ジカ、未経産牛、雄牛(oxen)、羊、山羊等の飼養化されたまたは野生の放牧された有蹄類が挙げられる。ウシは通常、肉(例えば、牛肉や子牛肉)用の家畜として、牛乳や他の乳製品(例えば、バター、チーズ)用の酪農動物として、および役畜(例えば、カート、プラウ等を引っ張るための雄牛または去勢雄牛)として飼育されている。ウシ由来の他の製品としては、皮革、羊毛、および肥料または燃料のための糞等が挙げられる。
本明細書で使用される「肉牛」という用語は、肉生産のために飼育された牛を指し、これは乳生産に使用される酪農用のウシ科動物とは区別される。成体の肉牛の肉は、牛肉として知られている。若い肉牛の肉は、子牛肉として知られている。肉牛の主な用途は肉生産であるが、他の用途としては皮革および他の製品が挙げられる。
本明細書で使用される「第一胃バイパス非タンパク質窒素(NPN)組成物」という用語は、第一胃における加水分解、消化および/または発酵(すなわち、少なくとも50%、好ましくは80%およびそれ以上)を実質的に逃れ、第一胃を、実質的にそのままの形(すなわち、少なくとも50%、好ましくは80%およびそれ以上、そのまままたは未消化)で、消化器系の第一胃の後の部、例えば、第四胃および下腸(例えば、小腸)にバイパスする非タンパク質窒素(NPN)組成物を指す。第一胃バイパス非タンパク質窒素(NPN)組成物は、次に、第四胃および下腸(例えば、小腸)などの反芻動物の消化器系の第一胃の後の部によって代謝、放出および/または吸収され得る。
本明細書で使用される「第一胃を実質的にバイパスする」という用語は、第一胃バイパスNPN組成物の形で投与されたNPN化合物の、少なくとも50%、好ましくは55%、好ましくは60%、好ましくは65%、好ましくは70%、好ましくは75%、好ましくは80%、好ましくは85%、好ましくは90%、より好ましくは95%以上が、未消化の形でまたは非加水分解の形で第一胃を離れることを意味する。また、「第一胃を実質的にバイパスする」という用語は、NPN組成物が一旦第一胃をバイパスすると、少なくとも50%、好ましくは55%、好ましくは60%、好ましくは65%、好ましくは70%、好ましくは75%、好ましくは80%、好ましくは85%、好ましくは90%、より好ましくは95%以上のNPN化合物の第一胃バイパスフラクションを生成することも包含する。また、「第一胃を実質的にバイパスする」という用語は、NPN組成物が、1時間あたり5%未満、好ましくは1時間あたり4%未満、好ましくは1時間あたり3%未満、好ましくは1時間あたり2%未満、より好ましくは1時間あたり1%以下のNPN化合物の第一胃または第二胃における放出速度を有することも包含する。
本明細書で使用される「第一胃バイパスフラクション」という用語は、反芻動物による摂取前に本明細書で教示される組成物に含まれるNPN化合物(例えば、尿素)の全量に対する、NPN化合物(例えば、尿素)の、第一胃をバイパスするフラクションまたは量を指す。
本明細書で使用される「第一胃におけるNPNの放出速度」または「第一胃放出速度」という用語は、反芻動物による摂取前に本明細書で教示される組成物に含まれるNPN化合物(例えば、尿素)の全量に対して質量%で表される、1時間あたりに第一胃内で放出される(すなわち、消化される)、NPN化合物(例えば、尿素)の量を指す。NPN組成物を、反芻動物の第一胃をバイパスさせるために、いわゆる「バイパス剤」または「第一胃バイパス剤」を使用してもよい。典型的には、NPN化合物(例えば、尿素)のコアを含む組成物は、「バイパス剤」でコーティングされているか、またはマトリックスが形成されるように「バイパス剤」内に埋め込まれている。
「バイパス剤」でコーティングされた、または「バイパス剤」内に埋め込まれたNPN組成物の「第一胃バイパスフラクション」および「第一胃放出速度」は、当該技術分野で知られているこの目的に適した方法を用いて決定または測定することができる。当業者は、NPN組成物の「第一胃バイパスフラクション」および「第一胃放出速度」を測定または決定する方法に精通している。例えば、本明細書では実施例の節で教示されているインサック法(in sacco method)(当業界では「ナイロンまたはポリエステルバッグ」とも呼ばれる)が使用され得る。
本明細書で教示される「持続放出剤」という用語は、第一胃においてNPN源からのアンモニアの放出速度を時間とともに遅延または低下させる能力を有する薬剤または組成物を指す。典型的には、持続放出剤は、単位時間あたりにNPN化合物(例えば、尿素)から一定量のアンモニアを放出するように設計されているので、NPN源(例えば、尿素)からのアンモニアは第一胃内に一度で完全には放出されない。第一胃においてNPNからのアンモニアの放出速度を時間とともに遅延または低下させるように設計された様々な持続放出剤が長年にわたって開発されている。持続放出剤の非限定的な例としては、米国特許第6231895号明細書(US6231895)、米国特許出願公開第03015764号明細書(US03015764A1)、国際公開第201116445号(WO2011116445)、米国特許第4035479号明細書(US4035479)等に記載されているものが挙げられる。本発明では、第一胃においてNPN源からのアンモニアの放出速度を時間とともに遅延または低下させる持続放出剤でコーティングされた組成物を含むNPN化合物が「持続放出型NPN組成物」と考えられる。
本明細書で使用される「バイパス剤」または「第一胃バイパス剤」という用語は、第一胃における経時的な分解、加水分解または消化に十分に抵抗する能力を有する薬剤または組成物を指す。「バイパス剤」または「第一胃バイパス剤」は、第一胃における経時的な分解、加水分解または消化に十分に抵抗することができる。なぜなら、それらの薬剤は、第一胃において優勢な条件(例えば、pH、温度等)下で実質的に分解せず、かつ/または第一胃に生息する微生物によって分解することができない(例えば、それらの微生物がバイパス剤を実質的に分解するための適切な酵素を産生しない)からである。通常、「バイパス剤」または「第一胃バイパス剤」は、不都合であるかまたは浪費もしくは破壊されると考えられる活性成分(例えば、薬物、抗生物質、ビタミン等)の第一胃における放出を実質的に抑制するために使用される。その代わり、それらのバイパス剤は、消化器系の第一胃の後の部、すなわち、第四胃およびそれに続く腸管の一部(例えば、小腸)において活性成分を確実に放出し、そこで反芻動物のためにその活性を発揮することができる。
本発明の文脈で使用されるように、第一胃バイパス剤は、反芻動物による摂取に適している。このことは、バイパス剤が反芻動物の健康に重大な悪影響を及ぼすべきではないことを意味する。
本発明での使用に適した適切な「バイパス剤」または「第一胃バイパス剤」の選択に関して考慮すべき重要な側面は、第一胃での滞留時間中に第一胃での分解に十分に抵抗するバイパス剤の能力である。ほとんどの反芻動物(例えば、牛、羊等)の場合、平均滞留時間は約20時間以内である。したがって、好ましくは、本発明の「バイパス剤」または「第一胃バイパス剤」は、約20時間の実質的にすべての第一胃滞留時間にわたり、第一胃の微生物相の消化酵素による分解に実質的に耐えることができる。好ましくは、NPN(例えば、摂取前の元の量の50%超、好ましくは60%、好ましくは70%、好ましくは80%、より好ましくは90%以上)は、第四胃およびそれに続く消化器系の部分に放出することができる。対照的に、第一胃においてNPN源からのアンモニアの放出速度を時間とともに遅延または低下させる持続放出剤または組成物、例えば、米国特許第4035470号明細書(US4035470)などの持続放出剤は、第一胃での滞留時間に第一胃での分解に対してかなり限定された保護を与える(食餌に応じて、滞留時間は14〜40時間であり得るが、プリルについては平均約20時間である)。
本発明では、例えば本明細書で教示されるものなどの、適切なバイパス剤でコーティングされた、好ましくは適切なバイパス剤で完全にコーティングされたNPN組成物が、「第一胃バイパスNPN組成物」であると考えられる。
本明細書で使用される「厳しい環境」または「厳しい気候」という用語は、温暖および/または乾燥および/または寒冷および/または風の多い気候ならびにそれらの組合せを指す。厳しい気候の非限定的な例としては、ブラジル、オーストラリア、南アジア、アフリカ等で見られる気候が挙げられる。
本発明では、気候を最もよく表しているのは自然の植生であるという考え方に基づいて気候を分類するために、国際ケッペン分類システムが用いられている。より具体的には、国際ケッペン分類システムは、植生の分布ならびに年平均および月平均の気温および降水量ならびに降水量の季節性を考慮している。当業者は、国際ケッペン分類システムに精通している。
本発明では、厳しい気候に分類され得る気候の非限定的な例としては、いわゆるAw気候(熱帯湿潤および乾燥またはサバンナ気候)およびAm気候(熱帯モンスーン)が挙げられる。Aw気候およびAm気候は、南米、中米、アフリカ、インド、南アジア、およびオーストラリア北部で最もよく見られる。Aw気候には冬に顕著な乾季があり、最も乾燥した月の降水量は60mm未満であり、かつ年間降水量の1/25未満である。Am気候は、季節に応じて方向を変えるモンスーン風によって起こる。Am気候はまた雨季と乾季を特徴としており、その年の最も乾燥した月における降雨量は60mm未満であるが、年間降水量の1/25を上回っている。
本明細書で使用される「繊維消化率」という用語は、繊維が反芻動物などの生物によって消化される程度または容易さを指す。食物繊維(植物繊維に由来)が消化される程度または容易さは、食餌の要因(例えば、草などの食物繊維の品質)および体内の要因、例えば微生物集団、分解酵素、第一胃のpH、エネルギーレベル等を含む多くの要因に依存する。反芻動物の食餌は、主に繊維が豊富な植物源に基づいている。植物繊維には、セルロース、ヘミセルロース、およびリグニンの3つの主要成分がある。セルロースおよびヘミセルロースは、反芻動物によってある程度まで消化可能である。リグニンは消化不能であり、したがって反芻動物がエネルギーに使うことはできない。反芻動物は、自身が繊維を分解するのに必要な酵素を産生しない。その代わり、反芻動物は、食物繊維を分解する酵素を産生する微生物に依存している。かなりの繊維の消化が起こる消化管の箇所は、第一胃および大腸の2つしかなく、繊維の大部分は第一胃で消化される。
当業者は、反芻動物の繊維消化率を決定するための方法に精通している。例えば、繊維消化率は、Casaliら, R. Bras. Zootec., 第37巻: 335〜342頁(2008年)に記載されている方法を用いて評価され得る。繊維消化率は、例えば、出発点としての飼料の見かけの難消化性に基づいて決定され得る。この方法では、糞便排泄量は、飼料または食餌の難消化性の基本的なパラメータである。なぜなら、これは、反芻動物の胃腸管通過時に消化されなかった摂取飼料の部分を表すからである。糞便量は、よく知られているマーカーを使って推定することができる。
本明細書で使用される「乾物」(略してDM)という用語は、水分含量のない所与のサンプルを指す。当業者は、所与のサンプルの乾物含量を測定するための方法に精通している。
本明細書で使用される「乾物消化率」(略してDMD)という用語は、消化された茎葉飼料または飼料の割合を指す。
本明細書で使用される「粗タンパク質」(略してCP)という用語は、真のタンパク質および非タンパク質窒素の両方を含む、飼料の窒素含量の尺度を指す。
本明細書で使用される「中性デタージェント繊維」(略してNDF)という用語は、ペクチンではない植物の構造成分、具体的には細胞壁(すなわち、リグニン、ヘミセルロースおよびセルロース)の尺度を指す。通常、NDFの測定は、容易に消化されるペクチンおよび植物細胞の内容物(タンパク質、糖、および脂質)を溶解させて、植物の構造成分、すなわち主に植物の細胞壁成分である繊維状残渣(セルロース、ヘミセルロース、およびリグニン)を残すのに使用される中性デタージェント液の使用を含む。NDFは、動物飼料分析に使用される繊維の最も一般的な尺度を表すが、これは固有の種類の化学化合物を表すものではない。
本明細書で使用される「酸性デタージェント繊維」(略してADF)という用語は、セルロースやリグニンを含む、最も消化しにくい植物成分の尺度を指す。
本明細書で使用される「エーテル抽出物」(略してEE)という用語は、飼料の粗脂肪含量を指す。
本明細書で使用される「アンモニア毒性」(式NH3を有する)という用語は、血液中のアンモニア濃度が特定のアンモニア閾値を超える状況にあって、すなわち、末梢血が100mLの血液あたり約1mgのアンモニアを超え、次に反芻動物において毒性症状、例えば、神経症状を引き起こす場合を指す。第一胃の窒素源は、通常、分解可能な粗タンパク質(RDP)および非タンパク質窒素(NPN)の2つのカテゴリーに分類される。RDPおよびNPNの両方が加水分解されて、第一胃の細菌によって利用される。RDPは急速にペプチドやアミノ酸に分解される。ペプチドは次にアミノ酸に変換されるか、または微生物のタンパク質に直接変換され得る。アミノ酸は、微生物によりタンパク質合成に直接使用され得るか、または脱アミノ化によってさらに分解して、アンモニアまたは尿素などの炭素骨格やNPN化合物を生成し得る(Namkim、2010年)。NPN化合物(例えば、尿素)由来のアンモニアは、第一胃内で微生物により窒素源としても使用され得る。全体的に、第一胃内の窒素は、炭水化物の発酵を促進し、繊維消化率および微生物のタンパク質合成を向上させることが知られている。
通常条件(すなわち、標準的な反芻動物の食餌)下では、食餌に由来する第一胃アンモニアプールは、典型的には非常に少量であり(約5〜20mg/dL 第一胃液であると推定される)、急速に変化し、すなわち、第一胃の細菌によって利用されないアンモニアは、通常、網状第一胃壁に吸収され、最終的に肝臓に到達し、そこで尿素に変換されることになる。第一胃アンモニアの一部も、微生物のタンパク質に取り込まれ得る。第一胃で生成されたアンモニアの一部は、第四胃またはそれに続く消化管の一部(例えば、小腸)に吸収され得るが、最終的には、アンモニアは肝臓に送られて、そこで尿素に変換されることになる。第一胃アンモニアの過剰な後代謝物は、肝臓中で尿素に変換された後、尿中に排出されることになる。第一胃においてアンモニア濃度を維持する場合、肝臓で生成された尿素は、第一胃壁や唾液を介して拡散させることによって第一胃に戻すことができる。
しかしながら、NPN化合物の使用は、特に多量(例えば、1日あたりの飼料全乾燥質量の約1%を上回る)に給餌された場合、上記のような通常条件下で優勢な第一胃アンモニア代謝を崩壊させ、アンモニア毒性を引き起こし得る。第一胃内で優勢なpHでは、NPN化合物(例えば、尿素)は第一胃内で非常に急速に拡散し、そこでアンモニア濃度が急激に高いピークに達する。アンモニア毒性は、典型的には、アンモニアが第一胃内で尿素から放出される(すなわち、急激な高いピークとして放出される)速度が、細菌がアンモニアを利用する能力またはこれをアミノ酸に変換する能力よりも高いために生じる。第一胃内の過剰なアンモニアは、次に血流および肝臓に送られ、一部は尿として排出される。さらに、過剰なアンモニア(例えば、血中濃度が非常に高い場合)は肝臓をバイパスし、血液から(リンパ系を経由して)直接脳に達する。
アンモニア毒性は、典型的には、成長の低下、泌乳の減少、飼料摂取量の減少、筋肉の痙攣、運動失調、過度の唾液分泌、テタニー、鼓脹、呼吸障害等として現れる。
本明細書で使用される「窒素再循環」という用語は、反芻動物が全身の窒素を第一胃に再循環させる能力を指す。窒素再循環は、典型的には、血液を介して、さらに尿素やアンモニアの腸管内交換を介して起こる。窒素は主に第一胃壁を通って消化管に再進入することができ、そこで窒素が再び吸収され得るか、または微生物のタンパク質合成や最終的な同化作用のために再利用され得る。したがって、窒素再循環は、異化窒素の同化窒素への変換を可能にする。これにより窒素が体内により長く残って、食物の窒素源を効率的にまたは最大限に利用する機会が増える。尿素の血中濃度が高い場合、窒素再循環が最大化されるか、または増強される。また、第一胃発酵産物(すなわち、揮発性脂肪酸およびCO2)も血流から第一胃への尿素の流入に寄与する。
本明細書で使用される「第一胃pH安定性」という用語は、通常、pH5.5〜pH6.8の範囲の実質的に一定のpH条件を指し、その際、繊維消化バクテリアはpH6.0〜pH6.8で最も良く繁殖し、デンプン消化バクテリアはpH5.5〜pH6.0で最も良く繁殖する。通常、繊維およびデンプン消化の最良のバランスは、第一胃のpHが約6.0で生じる。したがって、第一胃は、狭い物理的/化学的限界内でしか最適に機能しない発酵室と見なされ得る。わずかな変化であっても、例えばpHがわずかに変化しても、そのほぼすべてが第一胃の複雑な発酵過程において特異的な機能を有する様々な種類の微生物間の精巧な共生バランスが、容易に妨げられることになる。このことが全体的に繊維の消化に悪影響を及ぼし(低下させ)、これが今度は食欲や摂餌量に影響を及ぼす(低下させる)ことになる。第一胃のpHや発酵効率に影響を及ぼす要因としては、高茎葉飼料の食餌、高飼料摂取、デンプンが豊富な食餌、NPNが豊富な食餌等が挙げられる。第一胃中へのNPN化合物の放出によって、通常、第一胃のpHがpH6.7よりも高い値に上がる。このようなpHレベルでは、第一胃の発酵が損なわれる。
第一胃のpHは、任意の時点で、この目標を達成するのに適した方法で測定または決定することができる。当業者は、第一胃のpHの測定または決定に適した方法に精通している。例えば、第一胃のpHは、本明細書の実施例の節で教示される通りに測定することができる。
本明細書で使用される「窒素排泄量」という用語は、糞便や尿で見られたまたは測定された窒素を指す。当業者は、公知の方法を用いて窒素排泄量を測定することができる。このような方法の1つは、本明細書の実施例の節に記載されている。
本明細書で使用される「窒素利用率」または「窒素保持率」という用語は、反芻動物の体内に留められている摂取された窒素の割合を指す。本発明において、窒素利用率は、例えば、糞便および尿中の窒素摂取量および窒素排泄量を測定することによって、当該技術分野で公知の適切な方法によって決定され得る。窒素利用率を決定するための方法の非限定的な例は、Hoffmanら(J. Dairy Sci. 2001. 第84巻:843〜847頁)によって記載されている。
本明細書で使用される「体成長」という用語は、体長および/または体重に関する体の成長を指す。体成長は、また、例えば一定期間にわたるサイズのプラスの変化(すなわち、体長および/または体重の増加)を指すと理解される。体成長は、発育もしくは成熟の段階としてまたは成体期に起こり得る。本発明では、体成長は、本明細書で教示される組成物(すなわち、NPN化合物(例えば、尿素)および第一胃バイパス剤を含む組成物)による処置の前後に反芻動物の体重を記録することによって決定される。具体的には、体成長は、以下の式に示すように、前記組成物を投与する前に測定した体重から前記組成物を投与した後に測定した体重を差し引くことによって決定される:
体成長=[本明細書で教示される組成物による処置の開始前の体重]−[本明細書で教示される組成物による処置の終了後の体重]。
例えば、前記組成物による処置に対応する体重の増加は、体成長の増加を示し、体重の減少または無変化は、それぞれ、体成長の減少または無変化を示す。
本明細書で使用される「飼料摂取量」という用語は、一定時間、例えば1日で反芻動物によって自発的に摂取される飼料の量(体積または質量)を指す。本発明では、飼料摂取量は、0時点(例えば、1日の初めの午前8時頃)で供給される飼料の量を、毎日、計量して記録することによって決定され、残された飼料の量は、典型的には、24時間後(例えば、翌日の午前8時頃)に測定される。飼料摂取量は、1日の初めに反芻動物に供給される飼料の量から1日の終わりに食べられなかった飼料の量を差し引くことによって計算される(すなわち、飼料摂取量=[1日の初めに供給された飼料の量]−[1日の終わりにそのまま残された(すなわち、食べられなかった)飼料の量])。
本明細書で使用される「約」という用語は、例えば2つの平均の標準偏差以内の当該技術分野における通常の許容範囲を示す。「約」という用語は、示された値から最大10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%、または0.01%逸脱する値を含むものとして理解され得る。
本明細書で使用される「含んでいる」または「含む」という用語およびそれらの活用形は、前述の用語が非限定的な意味で使用される状況を指し、その語に続く項目が含まれることを指すが、具体的に述べられていない項目は除外されない。これらの用語は「から実質的になる」および「からなる」という、より制限的な動詞も包含する。
不定冠詞「a」または「an」による要素への言及は、要素が1つおよび1つだけであることを文脈上明確に要求しない限り、複数の要素が存在する可能性を排除するものではない。したがって不定冠詞「a」または「an」は、通常「少なくとも1つ」を意味する。
本明細書で教示される「増加する」、「減少する」または「改善する」という用語は、結果を有意に増加させるか、または有意に減少させるか、または有意に改善する能力を指す。一般的に、パラメータは、対照の対応する値よりも、それぞれ、少なくとも5%、例えば、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%高いまたは低いまたは改善される場合に、増加または低下または改善される。本発明の文脈では、対照は、本明細書に教示されたNPN組成物を摂取しなかった反芻動物であり得る。あるいはまたはこれに加えて、対照は、第一胃の少なくとも50%のバイパスを可能にする第一胃バイパス剤を含まない組成物中のNPN化合物を摂取した反芻動物であるか、または第一胃の少なくとも50%のバイパスができない持続放出型NPN組成物を摂取した反芻動物であってもよい。本明細書において教示されるパラメータのいずれかが増加または減少または改善されているか否かを比較する場合、試験用の反芻動物および対照は、好ましくは同じ属および/または種である。
発明の詳細な説明
本発明者らは、驚くべきことに、第一胃におけるNPNの放出速度が1時間あたり5%未満であり、かつ少なくとも50%(好ましくは80%以上)の第一胃バイパスフラクションを可能にする本明細書で教示されるNPN組成物を反芻動物に投与することで、以下の様々な有利な効果がもたらされることを見出した:1)飼料摂取量の増加または改善、2)繊維消化率の増加または改善、3)体成長の増加または改善、4)乳生産の増加または改善、5)尿におけるN排泄量の減少、6)第一胃pH安定性の改善、および7)上記のような特性を有していないNPN組成物(例えば、非保護尿素および/または持続放出型NPN組成物)が投与された第一胃に対する、第一胃におけるアンモニア毒性の抑制または低減。
いかなる理論にも縛られることなく、上記の利点は、本明細書に教示されるNPN組成物によってもたらされる、第四胃およびそれに続く消化器系の一部におけるアンモニアの放出およびアンモニアの吸収のパターンと、全身の窒素を第一胃に再循環させるという反芻動物に内在する能力とが組み合わさった結果として達成されるものと考えられる。
NPNの第一胃バイパスフラクションが少なくとも50%(好ましくは80%以上)の場合、大部分のNPNが、第一胃ではなく、第四胃およびそれに続く消化器系の一部(例えば、小腸)で放出および吸収される。このことは、反芻動物の栄養分野のパラダイムシフトを意味する。本出願の出願時では、NPN由来のアンモニアの大部分(>70%)を好ましくは持続的な方法で第一胃に放出させることが、反芻動物へのNPN化合物の投与に関する支配的な学派の考え方であった。NPN化合物(例えば、尿素)を、その変換に馴化した微生物が利用可能である第一胃に経時的にかなりの量で放出させることが重要であると考えられていた。
対照的に、本発明者らは、NPN化合物(例えば、尿素)の放出が、第一胃の代わりに第四胃およびそれに続く消化器系の一部において実質的に(すなわち、少なくとも50%、好ましくは80%以上)行われることが反芻動物にとってさらに有利であることを見出した。
第一胃から反芻動物の胃腸管の下部への物質の放出は、第一胃−第二胃と第四胃との間の消化物および液体の通過速度ゆえに、非常に遅い対数パターンに従う。したがって、刻一刻と第一胃内容物のごく一部が第一胃を離れ、第一胃内に送り込まれた第一胃耐性化合物の第一胃後の供給がゆっくりと減少する。
本明細書で教示される第一胃バイパスNPN組成物の場合、反芻動物の身体によって効率的に取り扱うことができる、反芻動物の血流へのわずかではあるが安定したNPN供給が得られるという効果がある。NPNの一部は、窒素再循環によって第一胃に再び入り、そこで窒素が第一胃の細菌によって利用されてタンパク質が産生されることになる。結果として、実質的なアンモニアのNPNピークは、時間が経過しても第一胃中でも血液中でも全く生じず、このようにして窒素利用率が増加(すなわち、第一胃中の微生物は実質的にすべての窒素を利用してタンパク質を産生する)とともに、窒素排泄量が低減される(すなわち、これは窒素利用率および消化率の増加の指標となる)。
反芻動物は、全身の窒素を第一胃に再循環させることができるので、1回の摂食事象の結果、1日中(例えば24時間)1時間あたり少量の窒素の安定した流れが第一胃に届く。このようにして、第一胃の微生物は、NPNの過負荷を受けることなく、実質的にすべての窒素をより多くのアミノ酸にリアルタイムで変換することができる(すなわち、窒素の実質的な排泄も窒素の血流へのオーバーフローもなく、実質的にすべてのNPNが時間とともに微生物によって利用されることを意味する)。その結果、NPNが効率的に利用され、またNPNは全く失われない。全体として、このことにより、例えば、厳しい環境条件下で飼育された、または栄養不良の品質の草に曝されたもしくはこれが給餌された反芻動物において、炭水化物の消化について窒素が制限された食餌を有する第一胃の発酵機能が強化または改善される。次に、第一胃における繊維消化率および摂餌量が上昇し、第一胃のpH安定性が促進され、尿中の窒素排泄量が減少し(すなわち、窒素消化率が増加する)、タンパク質の産生が増加し、このタンパク質を、乳生産、羊毛、体成長、および他のプロセスのために反芻動物に直接利用することができる。
本発明者らは、本明細書に教示された組成物は毒性を示さないため、従来のNPN組成物が通常与えられる量、すなわち、飼料の全乾燥質量の1%を下回るかまたはそれを超えない量と比較して、より多くのNPN(すなわち、飼料の全乾燥質量の1%を超える、例えば、飼料の全乾燥質量の1%から100%まで)が、毒性を引き起こすことなく食餌に含まれ得ることも見出した。反芻動物の食餌にNPNを含める閾値が高まることは、反芻動物の栄養上の経済的優位性を示すと同時に、これによって、真のタンパク質源の使用を減少させて、乳、羊毛および/または肉のより持続的な生産が可能となる。
第一胃バイパス組成物
第一の態様では、本発明は、反芻動物による摂取に適した第一胃バイパス組成物であって、
− 非タンパク質窒素化合物、および
− 非タンパク質窒素化合物の第一胃のバイパスを可能にする第一胃バイパス剤
を含み、
前記第一胃バイパス剤が前記非タンパク質窒素化合物を取り囲むコーティングであり、かつ前記コーティングが少なくとも90%の飽和脂肪を含む、前記第一胃バイパス組成物に関する。
本明細書で使用される「反芻動物による摂取に適した第一胃バイパス非タンパク質窒素(NPN)組成物」という用語は、毒性がないか、または反芻動物に実質的な害を及ぼさないか、または反芻動物の健康に実質的に影響しない組成物を指す。当業者は、所与のNPN組成物が反芻動物による摂取に適しているかどうか判断する方法を知っている。
一実施形態では、本明細書に教示されたNPN組成物は、硫黄および/もしくはホスフェート含有尿素ならびに/または尿素の硫黄もしくはホスフェート誘導体ならびに/または硫黄もしくはホスフェート関連化合物、例えば、硫黄コーティング尿素を含まない。なぜなら、硫黄コーティング尿素は、より緻密なコーティング構造を有し、したがって非常に遅い、すなわち数ヶ月にわたる、例えばワンシーズンにわたる尿素の放出速度を有するからである。
一実施形態では、本明細書で教示されるNPN組成物は、少なくとも50%、好ましくは60%、好ましくは70%、好ましくは80%、より好ましくは90%以上のNPNの第一胃バイパスフラクションを有する。このことは、反芻動物による摂取前に組成物に含まれたNPNの全量と比較して、前記NPNの全量の少なくとも50%が、後摂取の約20時間後に消化されていない形で第一胃をバイパスしたことを意味する。
原則として、NPNのコアを取り囲むコーティングは、1時間あたり5質量%未満、好ましくは1時間あたり4質量%未満、好ましくは1時間あたり3質量%未満、好ましくは1時間あたり2質量%未満、より好ましくは1時間あたり1質量%未満の第一胃におけるNPNの放出速度を提供することができるコーティングまたは組成物であってよく、かつ/または少なくとも50%、好ましくは60%、好ましくは70%、好ましくは80%、より好ましくは90%以上のNPNの第一胃バイパスフラクションを有し、好ましくは、このコーティングは、該コーティングでコーティングされたNPN組成物の第一胃におけるすべての滞留時間、すなわち約20時間にわたって上記の特性を有するかまたは維持する。
しかしながら、利用可能なすべてのコーティング材料がこの目標を達成することを保証するわけではないことが判明した。さらに、植物油脂などの天然源のコーティングを使用することが有利である。なぜならば、これらの材料によって、動物、特に反芻動物が消化し得るコーティングを製造することができ、また、動物にとっての追加の利益としての栄養価ももたらされるためである。加えて、本明細書で明らかにされた新規なコーティング方法によって、比較的低レベルの脂肪、例えば20質量%の脂肪コーティングおよび80質量%の尿素を用いて尿素をバイパス保護することも可能となる。
これに対して、先行技術では、生物学的に活性な物質の保護コーティングに、動物に栄養上の利益をもたらさないポリマー、特に難消化性人工ポリマーを使用することが教示されている。
例えば、米国特許第3619200号明細書(US3619200)には、塩基性アクリル酸または塩基性ビニルモノマーの合成ポリマーまたはコポリマー(例えば、(2−ビニルピリジン)、ポリ(4−ビニルピリジン)、およびポリ(N−ビニルピロリドン)、ポリ(tert−ブチルアミノエチルメタクリレート)、またはそれらのコポリマー)からなる保護コーティングの適用によって第一胃内での分解に対する耐性が付与された飼料または飼料サプリメントが記載されている。
米国特許第3880990号明細書(US3880990)には、生理学的に許容される塩基性ポリマーにカプセル化または包埋された医薬物質を含む経口投与可能な反芻動物組成物が開示されている。適切な塩基性ポリマーとしては以下のものが挙げられる:イミダミンポリマー(「第一胃ラッカー」、ベルギー国特許第703820号明細書(Belgian Pat. No 703820)参照)またはメタクリル酸と塩基性メタクリル酸アミドとのコポリマー(例えば、1−アミノ−3−ジメチル−アミノプロピル−メタクリル酸アミドとメタクリル酸メチルエステルとのコポリマー)、塩基性基を有するポリアクリル酸誘導体(例えば、Evonik社製のEudragit(登録商標)E、カルボキシル基がジメチルアミノエタノールまたは同様のアミノアルコールで全体的にまたは部分的にエステル化されたポリアクリル酸誘導体)、アミノセルロース誘導体(例えば、ベンジルアミノ−メチルセルロース、ジエチルアミノ−メチルセルロース、1−ピペリジル−エチル−ヒドロキシエチルセルロース、およびベンジルアミノ−エチルヒドロキシエチルセルロース)、セルロースまたはセルロース誘導体のアミノ酸エステル(例えばN,N−ジエチルグリシンメチルセルロース、アセチルセルロース−p−アミノ−ベンゾエート、エチルヒドロキシエチルセルロース−p−アミノベンゾエートおよびセルロースアセテート−ジエチルアミノアセテート)、ポリビニルアミン(例えば、N−ベンジル−ポリビニルアミン、N−フェニル−ポリビニルアミンおよびピペリジノ−ポリビニルアミン、ビニルアミンと酢酸ビニルとのコポリマー)、ポリビニルアミノアセタール(例えば、ポリビニル−N,N−ジエチルアミノアセトアセタール、ポリビニル−N−ベンジルアミノアセトアセタール、ポリビニルピペリジノアセトアセタール、ビニル−N,N−ジエチルアミノ−アセトアセタールまたはビニル−N−ドデシルアミノアセトアセタールまたはビニルピペリジノ−アセトアセタールと酢酸ビニルとのコポリマー)、ポリ(ビニルピリジン)誘導体(例えば、ポリ(2−ビニル−ピリジン)、ポリ(4−ビニルピリジン)、ポリ(2−メチル−5−ビニルピリジン)およびポリ(2−ビニル−5−エチルピリジン)、ならびにこれらのビニル化合物同士の、またはこれらのビニル化合物と他のビニル化合物との、またはこれらのビニル化合物とアクリル酸もしくはメタクリル酸コポリマーとのコポリマー)、サッカリド−p−アミノベンゾエート(例えば、スクロース−p−アミノベンゾエート、ラクトース−p−アミノベンゾエート、グルコース−p−アミノベンゾエート、フルクトース−p−アミノベンゾエート、マンニトール−p−アミノベンゾエートおよびソルビトール−p−アミノベンゾエート)、糖のアミノ誘導体、ポリアルコールおよびデンプン製品(例えば、ドデシルアミノ−N−グルコシド、ドデシルアミノ−N−キシロシド、ドデシルアミノ−N−ラクトシド、ベンジルアミノ−スクロース、ベンジル−アミノ−デキストリンおよびベンジルアミノ−マンニトール、塩基性基を有するポリスチレン(例えば、ジメチルアミノエチルポリスチレン、アセチルジメチルアミノメチルポリスチレン、ジエチルアミノメチルポリスチレン、アセチルジエチルアミノメチルポリスチレン、ピペリジルメチルポリスチレン、N−プロピル−ジエタノールアミン−メチルポリスチレン、アセチルピペリジルメチルポリスチレンおよびアセチルジエタノールアミンメチルポリスチレン)等。
国際公開第2012054457号(WO2012054457)には、2〜34個の炭素原子を有する1種以上の飽和または不飽和(例えば、シス型またはトランス型で1つ以上の二重結合を有する)直鎖状脂肪族モノカルボン酸、例えば、遊離形態の脂肪族モノカルボン酸、脂肪族モノカルボン酸の塩、およびエステル化脂肪族モノカルボン酸、例えばモノグリセリド、ジグリセリドまたはトリグリセリド、ならびにリン脂質を含む反芻動物用の粒状飼料サプリメントが記載されている。脂肪族モノカルボン酸は、天然源から得られてもよく、または合成されてもよい。特定の非限定的な例としては、単一の直鎖状の飽和脂肪族モノカルボン酸、例えばステアリン酸(C18)が挙げられる。別の非限定的な例としては、2種以上の直鎖状の飽和脂肪族モノカルボン酸の混合物、例えば、ステアリン酸対パルミチン酸の質量部による比が20:1〜3:1であるステアリン酸とパルミチン酸との混合物が挙げられる。コーティング材料は、1種以上の供給源、例えば上記の供給源に由来する1種以上の脂肪族モノカルボン酸を含み得る。しかしながら、脂肪族モノカルボン酸、カルボン酸塩、またはエステル化脂肪族モノカルボン酸を単純かつ非選択的に使用した場合には、第一胃内でのNPN化合物の放出を十分に防ぎ得るコーティングが得られないことが分かった。
可能な限り広い融点を有する、換言すれば、可能な限り広い融点範囲を有するコーティング材料を使用することにより、第一胃内でのNPNの放出速度が遅い化合物を含むNPNを生成できることが分かった。特に、可能な限り広い融点範囲を有するコーティング材料を使用することにより、NPN含有コアの周囲の保護コーティング層に亀裂、割れ目または他の傷などの欠陥がない、または少なくともこのような欠陥の数がごくわずかである組成物を製造することができる。特定の理論に拘束されることを望まないが、この効果は、広い融点範囲を有するコーティング材料における各成分の融点が異なることに基づいていると考えられる:溶融したコーティング材料の高融点フラクションは、溶融したコーティング材料の低融点フラクションよりも速く凝固する。したがって、溶融したコーティング材料の低融点フラクションは、一定時間にわたり流動性または少なくとも粘性であると考えられる。亀裂、割れ目または破損によりコーティング層に発生する可能性がある損傷は、コーティングプロセスの間にコーティング材料のまだ液体である低融点フラクションによって直ちに充填され閉鎖され得る。この効果を達成するためには、少なくとも90%の異なる飽和脂肪酸を含有する脂肪または脂肪混合物が特に適していることが分かった。
本発明の組成物の製造に適した広い融点範囲を有する物質は、例えば、部分的にまたは完全に水素化された天然源の脂肪または油であり、これらは異なる飽和度を有する鎖長の異なる飽和、一価不飽和または多価不飽和脂肪酸で構成されており、これらはグリセロールでエステル化されているか、またはリン脂質、スフィンゴ脂質、コレステロール等の様々な添加物を含有する。植物油は、飽和脂肪、一価不飽和脂肪および多価不飽和脂肪の中から、様々な脂肪の混合物を含有する。例えば、パーム油は、約46%の飽和脂肪、46%の一価不飽和脂肪および8%の多価不飽和脂肪を含有し、大豆油は約14%の飽和脂肪、24%の一価不飽和脂肪および62%の多価不飽和脂肪を含有する。具体的には、パーム油は、例えば、49%のステアリン酸、38%のパルミチン酸、9%のミリスチン酸および他の脂肪酸を含有するか、または約41〜約46%のパルミチン酸、約37〜約42%のオレイン酸、約8〜約10%のリノール酸、約4〜約7%のステアリン酸、および約2%以下の他の脂肪酸を含有し、大豆油は、約17〜約31%のオレイン酸、約48〜約59%のリノール酸、約2〜約11%のリノレン酸、および他の脂肪酸、例えば約2〜約11%のパルミチン酸および/または2〜7%のステアリン酸を含有する。しかしながら、天然脂肪または天然植物油はそのままでは第一胃で安定ではないので、実際には第一胃バイパス剤としての使用には適していない。これに対して、第一胃で安定な生成物配合物に利用可能な脂肪または油は、例えば、パーム油、大豆油、菜種油、ヒマワリ油もしくはヒマシ油などの水素化植物油、または牛脂などの水素化動物脂肪である。さらなるコーティング材料は、蜜ロウなどの天然ワックスであってもよい。しかしながら、水素化植物油をコーティングとして使用すると、第一胃の尿素の放出速度が低い組成物が得られることが分かった。この効果は、水素化植物油のエステル化脂肪酸が異なるために融点範囲が広いことに基づいていると考えられる。
本発明の一実施形態では、組成物のコーティングは、したがって実質的に水素化植物油からなる。
水素化パーム油を使用すると、尿素の放出速度が非常に遅い生成物が得られたことがさらに分かった。これらの生成物の表面は、欠陥のない非常に滑らかで均一な外観を有するように見えた。これは、水素化パーム油中の様々な飽和脂肪酸の融点範囲が広いためであると考えられる。水素化パーム油は融点の異なる様々な脂肪酸を含有しており、これによって、コーティングシェルに場合により生じる傷が非常に良好に自己修復され得る。
本発明の好ましい実施形態では、組成物のコーティングは、したがって実質的に水素化パーム油からなる。
このコーティングでコーティングされたNPN含有組成物は、好ましくは前記コーティングでコーティングされたNPN組成物の第一胃における実質的にすべての滞留時間、例えば20時間にわたり、1時間あたり5質量%未満、好ましくは1時間あたり4質量%、好ましくは1時間あたり3質量%、好ましくは1時間あたり2質量%、より好ましくは1時間あたり1質量%以下の第一胃におけるNPNの放出速度を有しかつ/または少なくとも50%、好ましくは60%、好ましくは70%、好ましくは80%、より好ましくは90%以上のNPNの第一胃バイパスフラクションを有する。
本発明の一実施形態では、組成物は、したがって、1時間あたり5質量%未満の非タンパク質窒素化合物の放出速度を有する。
融点範囲が広い物質のコーティングとしての使用には、この技術には、今日の大半の粒子コーティングプロセスのような吹き付けによる微細噴霧が不要であるという、さらなる利点がある。本発明によるコーティング材料を使用することにより、液状材料を、1つの特定の点で、または複数の特定の点で、粒子の移動床に液体の形で規則的に滴下させることができる。このことは、コーティング材料を、懸濁液として、炭酸カルシウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、および炭酸水素ナトリウムなどの追加の成分と一緒に使用することができ、pHトリガーを備えたコーティング組成物の提供を可能にするという、さらなる利点を有する。このpHトリガーは、pHトリガーのない化合物よりも短い時間でNPN化合物を第四胃に放出するのに役立つ。
本発明の一実施形態では、コーティングは、pHトリガー、好ましくは炭酸カルシウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、および炭酸水素ナトリウムを含む。
飼料摂取量、繊維消化率、乳生産および/または体成長の増加をもたらすために、本発明の組成物は、本発明の全般的な理解に基づくNPN化合物を含有する。
したがって、一実施形態では、このNPN化合物は、尿素;アンモニウム塩、例えば、酢酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、酪酸アンモニウムおよびアミノ酸のアンモニウム塩;メチレン尿素、ビウレット、アセトアミド、ブチルアミドジシアノアミド、ホルムアミド、エチレン尿素、イソブタノールジ尿素、ラクトシル尿素、プロピオンアミド、尿酸および尿素リン酸塩からなる群から選択される1種以上の化合物である。
本発明の好ましい実施形態では、非タンパク質窒素化合物は、尿素および/またはアンモニア塩である。
一実施形態では、本明細書で教示される第一胃バイパスNPN組成物の平均粒径は、約1.0mm〜約6mmの範囲にあってよく、または約1.2mm〜約5mmの範囲にあり、または約1.2mm〜約4mmの範囲にあり、または約1.2mm〜約3mmの範囲にあり、または約1.2mm〜約2.8mmの範囲にあり、または約1.4mm〜約2.6mmの範囲にあり、または約1.6mm〜約2.4mmの範囲にあり、または約1.8mm〜約2.2mmの範囲にあり、または約2.0mmの範囲にある。
本明細書で教示される第一胃バイパスNPN組成物は、少なくとも約2mmの平均粒径を有し、摂取時の反芻動物による吐き戻しまたは嘔吐の可能性を低減することが有利であり得る。
一実施形態では、本明細書で教示される組成物は、NPN化合物対コーティングの比が、約20:80質量%〜約95:5質量%、好ましくは25:75質量%〜約85:15質量%または30:70質量%〜80:20質量%の範囲にあることを特徴とする。好ましくは、本明細書で教示される組成物は、83:17〜75:25のNPN化合物対コーティングの比を含む。
原則として、NPNまたはNPNの周囲への本明細書で教示されるコーティングの適用は、当該技術分野で公知の適切な方法に従って行われ得る。しかしながら、NPNにコーティングを施す最良の方法はドラムコーティングであることが判明した。上記のコーティング層の欠陥の自己修復、すなわち、亀裂、割れ目または破損によるコーティング層における損傷の充填および閉鎖を実現するためには、粒子の移動床中の粒子上に存在する未だ液体であるフラクションを、各粒子の直接的で穏やかな接触によって、ある粒子から他の粒子へと直接移動させなければならない。粒子の直接接触は、粒子床での粒子の連続的な動きによって実現される。この目的を達成する最善の方法は、粒子がいつでもどこでも移動でき、1つの粒子が可能な限り多くの他の粒子と密接に接触している、回転するドラムコーター内でコーティングを行うことであると判明した。結果として、尿素プリル粒子の表面に局部的に生じ得るコーティング材料の過剰量の液体フラクションは、粒子間の強力な接触およびこの接触によって生じる接着力を通して、ある粒子から表面のコーティングが少ない別の粒子へ移動する。この移動、粒子同士の直接接触、そして粒子の永久的な動きによって、コーティング層の欠陥は閉鎖および封止される。この作用は、図1にも示されている:コーティング層に図示した亀裂を有する粒子(a)が、部分的に溶融したコーティング材料をその表面に有する別の粒子(b)と接触し、緩やかに接触する間に溶融材料の一部がある粒子から別の粒子に移ることにより亀裂を封止することができ、そして第一胃バイパスで保護された尿素生成物(c)が得られる。粒子の永続的な回転により、尿素プリル上のコーティングの表面の凹凸がなくなり、液体コーティング材料で前記コーティングの穴が充填されて着実に閉鎖される。この作用は、図2にも示されている:この図は、尿素プリルに図示した穴を有する粒子(a)が、部分的に溶融したコーティング材をその表面に有する別の粒子(b)と接触し、緩やかに接触する間に溶融材料の一部がある粒子から別の粒子に移ることにより、穴を封止することができ、そして第一胃バイパスで保護された尿素生成物(c)が得られる。
これらの条件および結果は、流動床またはドラム混合などの考えられるコーティング技術では実現できないことが分かった。前述の一般的な技術によって得られるのは、表面が不規則であり、そしてより重大なことにNPN化合物またはNPN含有コアの周囲に閉鎖されたコーティングを有していない生成物である。しかしながら、流動床またはドラムの混合によって得られた生成物のコーティングに欠陥があると、第一胃内のNPN化合物の放出速度が増加することになるが、これは避けるべきである。このことは、流動床およびドラムの混合では粒子の強力な接触が得られないという観察に基づくものと考えられる。したがって、これらの方法では、ある粒子から別の粒子への未だ液体であるコーティング材料の前述の移動を行うことができず、したがって、生成物のコーティングにおいて生じる可能性のある欠陥の自己修復を行うこともできない。これに対して、粒子の強力な接触は、粒子の移動床において最大になる。したがって、前述の自己修復効果も、粒子の移動床において最良である。粒子の移動床は、回転ドラムで実現することができ、そこで粒子は非常に穏やかな方法でいつでも動き、互いに転がる。これに対して、流動床では、渦流ガスによる懸濁によって粒子が強く加速され、したがって、粒子上のコーティング層は、流動床のハウジングと衝突する際、または他の粒子と衝突する際に極端な機械的応力に曝される。これにより、コーティング層に新たな割れ目または亀裂が形成され、また微粒子も形成される。ドラムミキサーでは、固体の生成物もドラムミキサーの撹拌機を通して高い機械的応力に曝される。撹拌機は、混合中に、撹拌機またはミキサーのハウジングを粒子と直接接触させるか、あるいは粒子の直接的な接触によって高圧を作り出し、中でも高圧負荷は、粒子のコーティングの損傷をもたらす。結果として、ドラムの混合や流動床によって得られた生成物は、不規則な表面外観を有し、深い圧力痕によって特徴付けられる(比較例6も参照のこと)。
したがって、本発明の一実施形態では、NPN化合物またはNPN含有コアのコーティングは、ドラムコーター内で行われる。
ドラムコーティングのさらなる利点は、供給流の連続的な調整によって供給熱量および排出熱量を制御することにより、粒子床の有効温度を可能な限り正確に調整できることである。温度レベルの上昇は、添加された溶融コーティング材料の質量流量を増やすことによって、または制限された方法で冷却ガスの供給温度を上げることによって行うことができる。温度レベルの低下は、添加された溶融コーティング材料の質量流量を減らすことによって、または冷却ガスの温度を下げることによって行うことができる。粒子床の有効温度は、特にコーティング手順の開始時の尿素プリルの予熱温度にも依存する。コーティングプロセスにおいて温度を非常に効率的に制御することで、特に広い融点を有するコーティング材料を使用した場合に、粒子のコーティング表面の自己修復も支援される。ドラムコーティングでの温度を効率的にすることによって、最初に融点の高いコーティング材料成分が特に凝固し、次に、融点の低いコーティング材料成分が段階的に凝固するものと考えられる。高融点フラクションが凝固したばかりの時、コーティング材料の低融点フラクションは未だ液状であり、したがって、低融点フラクションによって本明細書で教示される組成物のコーティング層の割れ目や穴を充填および封止することができる。
したがって、本発明の第2の態様は、本発明による第一胃バイパス組成物の製造方法であって、
a)非タンパク質窒素化合物を含有する粒子をドラムコーター内に供給する工程、
b)工程a)の粒子を、第一胃バイパス剤の融点より10℃低い温度から第一胃バイパス剤の融点までの範囲の温度に加熱する工程、
c)溶融第一胃バイパス剤をドラムコーターの外側にあるリザーバに供給する工程、
d)工程c)からの前記溶融第一胃バイパス剤を、その融点とその融点より10℃高い温度との間の温度に加熱する工程、
e)工程d)からの前記溶融第一胃バイパス剤を、回転ドラムコーター内で工程b)の粒子上に適用する工程、
f)粒子床の温度を、第一胃バイパス剤の融点の温度または第一胃バイパス剤の融点よりもわずかに低い温度で維持する工程、および
g)工程f)から得られた組成物を冷却する工程、または工程f)から得られた組成物を放冷する工程
を含む、前記製造方法である。
本明細書で教示される組成物にとって好ましいコーティング材料は、広い溶融範囲を有する物質である。
したがって、本発明の一実施形態では、第一胃バイパス放出剤が溶融範囲を有する場合、工程b)における第一胃バイパス剤の融点とは、溶融範囲の下限であり、工程d)における第一胃バイパス剤の融点とは、第一胃バイパス剤の溶融範囲の上限であり、かつ工程f)における融点とは、第一胃バイパス剤の溶融範囲にある。
本発明の一実施形態では、第一胃バイパス剤は、溶融範囲の下限と上限との差が3℃〜10℃である。
図3および図4(実施例1の生成物についてのSEM(走査型電子顕微鏡)写真)ならびに図11および図12(実施例9の生成物についてのSEM写真)は、少なくとも90%の水素化脂肪を含有する第一胃バイパス剤の使用により、割れ目、穴等の欠陥のない非常に均一な表面を有する生成物が得られることを示す。
これに対して、同じコーティング材料を使用した場合であっても、ドラム混合によっても流動床によっても同等の品質の生成物は得られなかった。図5および図6(ドラム混合によって得られる比較例2の生成物のSEM写真)ならびに図7および図8(流動床によって得られた比較例2の生成物についてのSEM写真)を参照されたい。
本発明の一実施形態では、第一胃バイパス剤は、少なくとも90%の水素化脂肪を含有する。
本発明の一実施形態では、第一胃バイパス剤は、実質的に水素化植物油からなる。
本発明の好ましい実施形態では、第一胃バイパス剤は、実質的に水素化パーム油からなる。
一実施形態では、溶融第一胃バイパス剤の温度は、約50℃〜約85℃である。
好ましい一実施形態では、溶融第一胃バイパス剤の温度は、約50℃〜約65℃である。
一実施形態では、加熱された粒子の温度は、40℃〜約75℃である。
好ましい実施形態では、加熱された粒子の温度は、42℃〜55℃または42℃〜50℃である。
一実施形態では、溶融第一胃バイパス剤がドラムコーター内に滴下される。
本発明では、NPNのコアが本明細書に教示される1つ以上の適切なコーティングでコーティングされることが好ましいことがある。NPNコアは、1つのコーティング用途で適用された1つのコーティング材料の層でコーティングされてよく、あるいはこのコアは、例えば2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、9つまたはそれ以上の層などの複数のコーティング材料の層でコーティングされてもよい。コアを取り囲むそれぞれの層は、独立して、本明細書で教示されるのと同じコーティング材料または異なるコーティング材料を含み得る。連続した同じコーティング材料の層を上記のようにコアに適用した場合、最終生成物では個々の層を区別できないことがある。
本明細書で教示される多層のコーティングを適用してコーティング中の欠陥(例えば、亀裂)を防止または隠すことが有利であり得る。例えば、液体コーティング材料を放冷および凝固させて固体層とする間に、微小のひび、亀裂、および細孔などの欠陥が層内に形成し得る。これらの欠陥は、第一胃環境がコアに達してコアの崩壊を開始するための経路を作り出すおそれがある。追加の層もこのような欠陥を示し得るが、1つの層の欠陥は、その1つの層と上または下で直接接触しているコーティング層の非欠陥領域によって相殺され得る。したがって、多層のコーティング材料をコアに適用し、そこで各層を放冷および凝固させてから次の層を形成することによって、連続的に延びる欠陥の数、または最外層の外表面からコアまでの経路を作り出す欠陥の数は減少することになる。
さらに、層における欠陥の数およびサイズは、コアのサイズ、コーティング材料、コーティングプロセス、およびコーティングされたコアの作製に利用されるプロセスパラメータに応じて異なり得ると理解される。このように、NPNの所望の第一胃バイパスフラクションおよび/または第一胃におけるNPNの放出速度を得るために必要な層の数および各層の厚さは、選択される変数に応じて変化し得る。
NPN化合物またはNPN含有コア(例えば、尿素)は、コアをコーティングするために、好ましくはコアを完全にコーティングするために、本明細書に教示される十分な量のコーティング材料でコーティングされ、かつ少なくとも50%、好ましくは60%、好ましくは70%、好ましくは80%、より好ましくは90%以上の第一胃バイパスフラクションを得るのに適した粒径および/または1時間あたり5%未満、好ましくは1時間あたり4%未満、好ましくは1時間あたり3%未満、好ましくは1時間あたり2%未満、より好ましくは1時間あたり1%未満の第一胃におけるNPNの放出速度を、好ましくはNPN組成物の第一胃における実質的にすべての滞留時間、例えば20時間にわたり有するべきであることが理解される。
一実施形態では、90質量%を上回るNPN化合物を含むコアは、1つ以上の顆粒形態のNPNまたは1つ以上のプリル形態のNPNであり得るか、あるいは1種以上の賦形剤、例えば、結合物質、不活性成分、および顆粒化またはプリル化NPNのペレットの形成を一緒に補助する流れ制御物質を含むマトリックスをさらに含み得る。前記コアを本明細書に教示される1種以上のコーティングまたは組成物で適切にコーティングすることで、本発明の第一胃バイパス組成物が生成されることが理解される。
一実施形態では、90質量%を上回るNPN化合物を含むコアは、プリル化NPN、例えばプリル化尿素(例えば、SABICで入手可能)で作製され得る。
90質量%を上回るNPN化合物を含むコア上に適用されるコーティング層の数に応じて、本明細書に教示されるNPN顆粒またはプリルの粒径は、最終生成物の所定の粒径を得るために変化し得ることが理解される。
一実施形態では、NPN化合物は、尿素、アンモニア、酢酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、酪酸アンモニウム、メチレン尿素、アミノ酸のアンモニウム塩、ビウレット、アセトアミド、ブチルアミド、クレアチン、クレアチニン、ジシアノアミド、ホルムアミド、エチレン尿素、イソブタノールジ尿素、ラクトシル尿素、プロピオンアミド、尿酸および尿素リン酸塩からなる群から選択され得る。
適切なアンモニウム塩としては、例えば、酢酸塩、重炭酸塩、カルバミン酸塩、炭酸塩、塩化物、クエン酸塩、ギ酸塩、フマル酸塩、乳酸塩、マレイン酸塩、リン酸塩、ポリリン酸塩、プロピオン酸塩、コハク酸塩および硫酸アンモニウム塩または他の適切な塩も挙げられる。好ましい実施形態では、NPN化合物は、尿素および/または硫酸アンモニア、より好ましくは尿素であり得る。
一実施態様では、本明細書で教示される組成物は、尿素、ビウレット、酢酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、酪酸アンモニウム、メチレン尿素、アミノ酸のアンモニウム塩、アセトアミド、アンモニア、ブチルアミド、ジシアノアミド、ホルムアミド、エチレン尿素、イソブタノールジ尿素、ラクトシル尿素、プロピオンアミド、尿酸、および尿素リン酸塩からなる群から選択される1種以上のNPN化合物を含み得る。適切なアンモニウム塩として、例えば、酢酸塩、重炭酸塩、カルバミン酸塩、炭酸塩、塩化物、クエン酸塩、ギ酸塩、フマル酸塩、乳酸塩、マレイン酸塩、リン酸塩、ポリリン酸塩、プロピオン酸塩、コハク酸塩および硫酸アンモニウム塩、または他の適切な塩も挙げられる。本明細書で教示される組成物は、尿素および硫酸アンモニウムを含み得る。
本明細書に教示される組成物を製造する場合、第一胃バイパス剤に1種以上の追加の成分、すなわち本明細書に教示されるコーティングを加えることが(必須ではないが)有利である。このような成分の代表的な非限定的な例としては、レシチン、ワックス(例えば、カルナウバワックス、蜜ロウ、天然ワックス、合成ワックス、パラフィンワックス等)、脂肪酸エステル、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、ピロリン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム水和物、リン酸水素カルシウム二水和物、ピロリン酸二水素カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム水和物、リン酸アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、炭酸水素ナトリウム、および酸化第二鉄、およびそれらの混合物等が挙げられる。1種以上のこのような成分の添加は、第一胃のバイパスをさらに容易にし、かつ/または第四胃および下腸におけるNPN化合物および/またはその誘導体の放出および/または消化および/または分解を容易にするのに有益であり得る。当業者は、この目的を達成するための適切な成分をどのように選択するかを知っている。
あるいは本明細書に教示される組成物を製造する場合、他の成分、例えば、結合物質(例えば、セルロース誘導体、例えば、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ビニル誘導体、例えば、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドン、アラビアガム、グアヤクガム、ポリアクリル酸ナトリウム等)、充填物質(例えば、デンプン、タンパク質、結晶セルロース等)、不活性成分(例えば、シリカおよびシリケート化合物)、ペレットの形成を助ける流動制御物質(小麦ミドリング、ビートパルプ等)、防腐剤(プロピオン酸またはその塩、ソルビン酸またはその塩、安息香酸またはその塩、デヒドロ酢酸またはその塩、パラヒドロキシ安息香酸エステル、イマザリル、チアベンダゾール、オルトフェニルフェノール、ナトリウムオルトフェニルフェノール、ジフェニル、および他の化合物ならびにそれらの混合物)、抗菌剤、および他の化合物から選択される1種以上の成分を、(必須ではないが)添加して、本明細書で教示される反芻動物飼料または飼料サプリメント組成物を製造することも有利であり得る。当業者は、これらの目的を達成するのに有用であり、かつ本明細書に教示される反芻動物飼料または飼料サプリメント組成物の製造に適合する技術および化合物に精通している。
また、さらなる飼料成分(例えば、栄養成分、獣医薬または医薬品等)または他の成分を本明細書に教示される組成物に加えることによって本明細書に教示される組成物の栄養価および/または治療価をさらに高めることも(必須ではないが)有利であり得る。
例えば、穀物製品、植物製品、動物製品、タンパク質(例えば、乾燥血液または肉粉、肉および食肉、肉および骨粉、綿実粉、大豆ミール、菜種ミール、ヒマワリ種子ミール、カノーラミール、ベニバナミール、脱水アルファルファ、コーングルテンミール、大豆蛋白濃縮物、ジャガイモタンパク質、乾燥および滅菌動物および家禽ふん尿、魚粉、魚および家禽タンパク質単離物、カニタンパク質濃縮物、加水分解タンパク質フェザーミール、家禽副産物ミール、液体または粉末の卵、乳清、卵白、カゼイン、魚可溶物、セルクリーム、ビール粕等)、ミネラル塩、ビタミン(例えば、チアミンHCl、リボフラビン、ピリドキシンHCl、ナイアシン、イノシトール、塩化コリン、パントテン酸カルシウム、ビオチン、葉酸、アスコルビン酸、ビタミンB12、p−アミノ安息香酸、ビタミンA酢酸塩、ビタミンK、ビタミンD、ビタミンE等)、糖類および複合炭水化物(例えば、水溶性および水不溶性単糖類、二糖類、および多糖類)、獣医用化合物(例えば、塩酸プロマジン、酢酸クロロメドニエート(chloromedoniate acetate)、クロロテトラサイクリン、スルファメタジン、モネンシン、ナトリウムモネンシン、ポロキサリン、オキシテトラサイクリン、BOVATEC等)、酸化防止剤(例えば、ブチル化ヒドロキシアニソール、ブチル化ヒドロキシトルエン、tert−ブチルヒドロキノン、トコフェロール、没食子酸プロピルおよびエトキシキン)、微量元素成分(例えば、コバルト、銅、マグネシウム、鉄、亜鉛、錫、ニッケル、クロム、モリブデン、ヨウ素、塩素、ケイ素、バナジウム、セレン、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムおよびカリウム等)、ならびに他の化合物または成分から選択される1種以上の成分が、本明細書に教示される飼料または飼料サプリメント組成物に添加され得る。
当業者は、反芻動物用飼料および飼料サプリメントの栄養的および/または治療的または薬学的価値を高めるのに適した方法および成分に精通しており、本明細書で教示される組成物の栄養的および/または治療的または薬学的価値をどのように高めるかを知っている。
本発明の方法
さらなる態様では、本発明は、特に反芻動物における繊維の消化率を増加させるために、および/または反芻動物における体成長を増加させるためにおよび/または反芻動物における摂餌量を増加させるために、および/または泌乳反芻動物における乳生産を増加させるために、および/または反芻動物における窒素(N)排泄量を減少させるために、および/または反芻動物における第一胃のpH安定性を高めるために、および/または反芻動物におけるアンモニア毒性を低下させるために、反芻動物によるNPN化合物からの窒素利用を改善する方法であって、前記方法は、
− 前記反芻動物に、NPN化合物および第一胃バイパス剤を含む第一胃バイパスNPN組成物を投与する工程
を含み、前記第一胃バイパス剤は、少なくとも50%、例えば少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%以上の第一胃のバイパスを可能にする、前記方法に関する。
さらなる態様では、本発明は、反芻動物を飼育するための方法であって、前記方法は、植物タンパク質の一部をNPN化合物と第一胃バイパス剤とを含む組成物で置き換える工程を含み、前記第一胃バイパス剤は、少なくとも50%の第一胃のバイパスを可能にする、前記方法に関する。
一実施形態では、1日あたり10%〜100%の植物タンパク質が、本明細書に教示されるNPN組成物によって置き換えられ得る。例えば、タンパク質源(例えば、大豆ミール等)は一般的に高価であるため、NPN化合物と第一胃バイパス剤とを含むNPN組成物を反芻動物に投与することによって、大豆ミールなどのタンパク質源を置き換えることが有利であることもあり、この第一胃バイパス剤は、第一胃の少なくとも50%のバイパスを可能にする。例えば、放牧用反芻動物の場合には、本明細書で教示されるNPN組成物が唯一の補助窒素源であり得る。これは、例えば、草の栄養品質が低いこともある本明細書で教示される厳しい環境条件で管理される反芻動物の場合であり得る。
NPN化合物が1日あたり飼料の全乾燥質量の1%未満または1%を超えない量で反芻動物に投与されることが以前から推奨されていたが、ここで、本明細書で教示される第一胃バイパスNPN組成物が1日あたり飼料の全乾燥質量の1%を上回る量で、例えば1%〜10%、1%〜8%、1%〜5%、または1%〜3%の量で投与され得ることが分かった。
さらなる態様では、本発明は、反芻動物におけるアンモニア毒性を抑制または低減するための方法であって、前記方法は、
− 前記反芻動物に、NPN化合物および第一胃バイパス剤を含む組成物を投与する工程
を含み、前記第一胃バイパス剤は、少なくとも50%の第一胃のバイパスを可能にする、前記方法に関する。
一実施形態では、NPN化合物は、尿素、ビウレット、酢酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、酪酸アンモニウム、メチレン尿素、アミノ酸のアンモニウム塩、アセトアミド、アンモニア、ブチルアミド、クレアチン、クレアチニン、ジシアノアミド、ホルムアミド、エチレン尿素、イソブタノールジ尿素、ラクトシル尿素、プロピオンアミド、尿酸および尿素リン酸塩からなる群から選択され得る。適切なアンモニウム塩としては、例えば、酢酸塩、重炭酸塩、カルバミン酸塩、炭酸塩、塩化物、クエン酸塩、ギ酸塩、フマル酸塩、乳酸塩、マレイン酸塩、リン酸塩、ポリリン酸塩、プロピオン酸塩、コハク酸塩および硫酸アンモニウム塩、または他の適切な塩も挙げられる。好ましい実施形態では、NPN化合物は、尿素および/または硫酸アンモニア、より好ましくは尿素であってもよい。
一実施態様では、本明細書で教示される組成物は、尿素、ビウレット、酢酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、酪酸アンモニウム、メチレン尿素、アミノ酸のアンモニウム塩、アセトアミド、アンモニア、ブチルアミド、ジシアノアミド、ホルムアミド、エチレン尿素、イソブタノールジ尿素、ラクトシル尿素、プロピオンアミド、尿酸および尿素リン酸塩からなる群から選択される1種以上のNPN化合物を含み得る。適切なアンモニウム塩としては、例えば、酢酸塩、重炭酸塩、カルバミン酸塩、炭酸塩、塩化物、クエン酸塩、ギ酸塩、フマル酸塩、乳酸塩、マレイン酸塩、リン酸塩、ポリリン酸塩、プロピオン酸塩、コハク酸塩および硫酸アンモニウム塩、または他の適切な塩も挙げられる。本明細書で教示される組成物は、尿素および硫酸アンモニウムを含み得る。
一実施形態では、第一胃の少なくとも50%のバイパスを可能にする第一胃バイパス剤をNPN組成物で使用することができる。少なくとも50%の第一胃のバイパスを可能にする第一胃バイパス剤は市販されており、また第一胃をバイパスするためにそれらを製造して使用する方法はよく知られている。当業者は、第一胃の少なくとも50%のバイパスを可能にし、かつ反芻動物の第四胃および下腸にNPN化合物尿素またはアンモニアを送達するのに適した効果的な第一胃バイパス剤をどのように製造するかを知っている。
第一胃の少なくとも50%のバイパスを可能にする第一胃バイパス剤の非限定的な代表例としては、脂肪酸(例えば、飽和または不飽和脂肪酸、実質的に飽和脂肪酸、短鎖脂肪酸、中鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸、非常に長鎖の脂肪酸またはそれらの混合物)を含む組成物、部分的にまたは完全に水素化された(または硬化された)動物油(牛脂、黄色油脂、羊脂、豚脂肪等またはそれらの混合物)を含む組成物、および部分的にまたは完全に水素化された(または硬化された)植物油(例えば、パーム油、大豆油、菜種油、綿実油、ヒマシ油等またはそれらの混合物)を含む組成物、ならびに脂肪酸、部分的にまたは完全に水素化された(または硬化された)動物油、および部分的にまたは完全に水素化された(または硬化された)植物油、および他の化合物から選択される2種以上の成分の混合物を含む組成物が挙げられる。
一実施形態では、NPN化合物は、上記の第一胃バイパス剤でコーティングされたコアであってもよい。上記のNPN組成物は、第一胃バイパスNPN組成物とも呼ばれ得る。上記の組成物は、反芻動物自体に投与されてよく、またはミネラル、ビタミン、抗生物質等の他の成分と混合して投与されてもよい。例えば、本明細書で教示される組成物は、飼料組成物または飼料サプリメント組成物に組み込まれ得る。
上記で教示される方法に関する一実施形態では、少なくとも50%、例えば、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%以上の第一胃のバイパスを可能にする第一胃バイパス剤とNPN化合物とを含む組成物は、
− 90質量%を上回る非タンパク質窒素(NPN)化合物を含むコアと、
− 前記コアを取り囲み、かつ水素化植物油を含むかまたはそれからなるコーティングと
を含み、かつ1時間あたり5質量%未満の第一胃におけるNPNの放出速度を有する、本明細書に記載されたものなどの第一胃バイパス組成物、すなわち、反芻動物による摂取に適した第一胃バイパス組成物であり得る。一実施形態では、水素化植物油は、水素化パーム油、大豆油、綿実油、菜種油、カノーラ油、ピーナッツ油、コーン油、オリーブ油、ヒマワリ油、ベニバナ油、ヤシ油、亜麻仁油、桐油、およびヒマシ油の群から選択され得る。
好ましい実施形態では、水素化植物油は、既に述べたように水素化パーム油である。
本明細書で教示される組成物は、本明細書に教示される方法に従って、反芻動物自体に投与されてよく、またはミネラル、ビタミン、抗生物質等の他の成分と混合して投与されてもよい。例えば、本明細書で教示される組成物は、飼料組成物または飼料サプリメント組成物に組み込まれ得る。
一実施形態では、本明細書で教示される組成物は、反芻動物に供給するのに適した公知の従来の方法によって投与され得る。例えば、本明細書で教示される組成物は、前記反芻動物に組成物を摂取させることによって、前記反芻動物に投与され得る。
好ましい実施形態では、本明細書に教示される組成物は、反芻動物に経口投与される。
一実施形態では、本明細書で教示されるNPN組成物は、動物の体重の約0.0001%〜約1%の量で反芻動物に投与され得る。例えば、本明細書で教示されるNPN組成物は、動物の体重の約0.001%〜約0.5%、約0.01%〜約0.1%、好ましくは動物の体重の約0.02%〜約0.09%、好ましくは動物の体重の約0.03%〜約0.08%、好ましくは動物の体重の約0.04%〜約0.07%、好ましくは動物の体重の約0.045%〜約0.06%、より好ましくは動物の体重の約0.048%〜約0.055%の量で反芻動物に投与され得る。好ましい実施形態では、本明細書で教示される組成物は、動物の体重の約0.05%の量で反芻動物に投与され得る。
本発明の一実施形態では、本明細書に教示される組成物は、約0.3グラム/日〜約3kg/日、例えば約1グラム/日〜約1kg/日、例えば、約3グラム/日〜約800グラム/日、例えば約10グラム/日〜約500グラム/日、例えば約20グラム/日〜約400グラム/日、または約30グラム/日〜約300グラム/日の範囲の量で反芻動物に投与され得る。
好ましい実施形態では、本明細書で教示されるNPN組成物は、約30グラム/日〜約300グラム/日の範囲の量で投与され得る。
別の実施形態では、本明細書で教示される組成物は、反芻動物に随意に、すなわち自由に投与または給餌されてよく、このことは、動物が本明細書で教示される組成物を1日あたりに食べことができる量を制限することなく、動物が好きなだけ食べることができることを意味する。本明細書で教示される組成物が完全な飼料または濃縮物、例えば化合物飼料または全混合食料と混合される場合、本明細書に教示される組成物を反芻動物に自由に投与することが有利であり得る。
一実施形態では、本明細書に教示される組成物は、3日に1回、好ましくは2日に1回、より好ましくは1日に1回反芻動物に投与され得る。
一実施形態では、本明細書に教示される組成物は、毎週1回、6日に1回、5日に1回、4日に1回、3日に1回、2日に1回、または毎日1回投与され得る。特定の実施形態では、本明細書に教示される組成物を1日1回投与することが好ましいことがある。
一実施形態では、本明細書に教示される組成物は、全シーズン、例えば乾季にわたり3日に1回、2日に1回、または毎日1回投与され得る。特定の実施形態では、本明細書に教示される組成物を全シーズン、例えば乾季にわたり1日1回投与することが好ましいことがある。
一実施形態において、本明細書に教示される組成物は、1日1回より多く、例えば1日5回、1日4回、1日3回または1日2回投与され得る。本明細書に教示される組成物が真のタンパク質の食料を置き換えることが意図されている場合、本明細書に教示される組成物を1日に2回以上投与することが好ましいことがある。
本発明者らは、本明細書中に教示される組成物および方法が、あらゆる気候下で管理される反芻動物、特に、厳しい気候(例えば、熱帯気候のような熱帯および/または乾燥気候)下で管理される反芻動物に有利であることを見出した。例えば、熱帯国にある農場は、反芻動物(例えば、肉牛)が保管されている地域から(はるか遠くに)離れていることが多い。このような状況では、酪農業者または管理人が毎日反芻動物に接触することが難しくなる(すなわち、反芻動物に毎日サプリメント飼料を供給することができない)。本明細書に教示される方法は、反芻動物またはウシ科動物における繊維消化率および/または体成長および/または摂餌量をさらに増加または促進しながら、摂食事象を間欠的にすること、例えば、摂食事象が2日または3日に1回起こり得ることによってこの問題に対する解決策を提供する。
一実施形態では、本明細書に教示される組成物は、本明細書に教示される方法に従って、他の従来の反芻動物用飼料および/または飼料サプリメント(例えば、コーンサイレージ、アルファルファサイレージ、混合乾草、穀物等)と同時に反芻動物に投与されることも別々に投与されることもでき、すなわち、サプリメントが牧草地で与えられるか、または化合物飼料が搾乳中に与えられる。好ましい実施形態では、本明細書で教示される組成物は、他の従来の反芻動物用飼料および/または飼料サプリメントとは別々に反芻動物に投与され得る。
一実施形態では、本明細書で教示される組成物は、反芻動物またはウシ科動物に適した草または他の種類の植物のある牧草地または他の草地などの放牧に適した環境で、長期間、すなわち少なくとも1週間、2週間、3週間、1ヶ月、2ヶ月、3ヶ月、4ヶ月または5ヶ月以上の長い時間にわたり、1日の残り時間の間に、屋外で管理される反芻動物に投与され得る。
一実施形態では、本明細書で教示される組成物は、長期間、すなわち少なくとも1週間、2週間、3週間、1ヶ月、2ヶ月、3ヶ月、4ヶ月または5ヶ月以上の長い時間にわたり、農業用建物(例えば、納屋)または飼育場の囲いで管理された反芻動物に投与され得る。
一実施形態では、反芻動物は自由に放牧または給餌させることができる。
一実施形態では、反芻動物は、ウシ、ヒツジおよびヤギからなる群から選択される反芻動物であってもよい。
ウシ、ヒツジおよびヤギは、飼養または野生動物であってよく、雄または雌(特に泌乳中の雌)であってもよい。
好ましい実施形態では、ウシおよび/またはヒツジおよび/またはヤギは飼養動物である。
一実施形態では、ウシは、雌牛、雄牛、去勢牛、雄ジカ、未経産牛、雄牛(oxen)、子牛等からなる群から選択され得る。好ましい実施形態では、ウシは、雄牛、去勢牛または未経産牛(肉牛)である。別の好ましい実施形態では、反芻動物は、ウシ、好ましくは肉牛および/または泌乳牛である。
別の好ましい実施形態では、ウシは、雌牛、好ましくは泌乳雌牛である。
一実施形態では、ヒツジは、羊、ムフロン、ウリアル等からなる群から選択され得る。好ましい実施形態では、ヒツジは羊または子羊である。別の好ましい実施形態では、ヒツジは雌ヒツジ、好ましくは泌乳雌ヒツジである。
一実施形態では、ヤギは、山羊、アイベックス、マークホル等からなる群から選択され得る。好ましい実施形態では、ヤギは、山羊である。別の好ましい実施形態では、ヤギは、ドウまたはナニー(nannie)、好ましくは泌乳ドウまたは泌乳ナニーである。
一実施形態では、反芻動物は、例えばボス・タウルス(Bos taurus)、ボス・インディカス(Bos indicus)等の属であり得る。反芻動物は、ウシ科またはウシ科動物であり得る。一実施形態では、ウシ科は、ウシ科の雌牛、ウシ科の肉牛(または雄牛)、ウシ科の去勢牛、ウシ科の雄ジカ、ウシ科の未経産牛、ウシ科の雄牛、ウシ科の羊、ウシ科の山羊等からなる群から選択されるウシ科であり得る。好ましい実施形態では、ウシ科は、ウシ科の肉牛であり得る。別の好ましい実施形態では、ウシ科は、ウシ科の雌牛、好ましくはウシ科の泌乳雌牛であり得る。
一実施形態では、本明細書で教示される組成物および方法は、例えば、反芻動物における繊維の消化率を高める目的で、反芻動物におけるNPN化合物からの窒素利用を改善するのに、および/または反芻動物における体成長を増加させるのに、および/または反芻動物における摂餌量を増加させるのに、および/または泌乳反芻動物における乳生産を増加させるのに、および/または反芻動物における窒素排泄量を減少させるのに、および/または反芻動物における第一胃のpH安定性を高めるのに、および/または一般的な反芻動物もしくは厳しい気候、例えば、Am気候(熱帯モンスーン気候)またはAw気候(熱帯湿潤および乾燥またはサバンナ気候)下で管理される反芻動物の第一胃におけるアンモニア毒性を抑制および/または低下させるのに特に適切であり得る。
一実施形態では、本明細書で教示されるNPN組成物および方法は、例えば、反芻動物における繊維の消化率を高める目的で、反芻動物におけるNPN化合物からの窒素利用を改善するのに、および/または反芻動物における体成長を増加させるのに、および/または反芻動物における摂餌量を増加させるのに、および/または泌乳反芻動物における乳生産を増加させるのに、および/または反芻動物における窒素排泄量を減少させるのに、および/または反芻動物における第一胃のpH安定性を高めるのに、および/または遠隔地で管理される反芻動物の第一胃におけるアンモニア毒性を抑制および/または低下させるのに特に適切であり得る。本発明では、本明細書で使用される「遠隔地」という用語は、農場または管理者(例えば、酪農業者)から3km、4km、5km、6km、7km、8km、9km、10km以上離れた場所にある草地または牧草地で反芻動物が放牧されている状況を指す。農場により近い場所、例えば3km未満、2km未満、1km未満または0.5km未満離れた場所、または管理者(例えば、酪農業者)で管理されている反芻動物と比較して、遠隔地で管理される反芻動物は不利である。なぜなら、遠隔距離のために、酪農業者または他の管理者が前記反芻動物に飼料および/または飼料サプリメントを供給する能力が妨げられるからである。このことは、反芻動物が厳しい気候(例えば、AwまたはAm気候)の下で管理されていることに加えて遠隔地で管理される際に、特に問題になり得る。
一実施形態では、教示される方法およびNPN組成物は、温度および/または湿度条件が時間とともに変化する環境、例えば乾季および雨季によって特徴付けられる気候(例えば、Aw気候)で飼育された反芻動物に適している。
一実施形態では、教示される方法は、冬に発生し、最も乾燥した月の降水量が60mm未満であり、かつ年間降水量の1/25未満である、顕著な乾季を特徴とする環境で飼育された反芻動物に適している。
本発明を以下の実施例によってさらに説明するが、これらに制限されるものではない。上記の議論およびこれらの実施例から、当業者は、本発明の本質的な特徴を把握することができ、そしてこれを様々な使用および条件に適合させるために、それらの教示および範囲から逸脱することなく、本発明の様々な変更および改変を行うことができる。このように、本明細書に示され記載されたものに加えて、本発明の様々な改変が、上記の説明から当業者には明らかであろう。このような改変も、添付の特許請求の範囲に包含されることが意図されている。本明細書で言及したすべての参考文献は、参照により導入される。
図1は、ドラムコーティングによる亀裂の封止を示す。
図2は、ドラムコーティングによる表面の封止を示す。
図3は、実施例1の生成物のSEM写真(30倍の倍率)を示す。すべてのSEM写真は、20kVの加速電圧でJSM−7600F型のJeol走査型電子顕微鏡を用いて撮影された。
図4は、実施例1の生成物のSEM写真(300倍の倍率)を示す。
図5は、比較例2の生成物のSEM写真(30倍の倍率)を示す。
図6は、比較例2の生成物のSEM写真(300倍の倍率)を示す。
図7は、比較例3の生成物のSEM写真(30倍の倍率)を示す。
図8は、比較例3の生成物のSEM写真(300倍の倍率)を示す。
図9は、比較例4の生成物のSEM写真(30倍の倍率)を示す。
図10は、実施例7の生成物のSEM写真(100倍の倍率)を示す。
図11は、実施例9の生成物のSEM写真(30倍の倍率)を示す。
図12は、実施例9の生成物のSEM写真(300倍の倍率)を示す。
図13は、比較例11の生成物のSEM写真(30倍の倍率)を示す。
図14は、比較例11の生成物のSEM写真(300倍の倍率)を示す。
図15は、比較例12の生成物のSEM写真(30倍の倍率)を示す。
図16は、比較例12の生成物のSEM写真(300倍の倍率)を示す。
図17は、尿素、SRU(持続放出型尿素)BPU(バイパス尿素)の第一胃尿素の経時的な消失を示す。
図18は、注入時間に対する第一胃アンモニア濃度(mg/dL)を示す。SRU=徐放性尿素;BPU=バイパス尿素。
実施例
実施例1:尿素組成物の第一胃後の供給が繊維消化率に及ぼす効果。
材料および方法
この実験の目的は、第四胃に対して第一胃への尿素の注入が反芻動物の繊維消化率に及ぼす効果を評価することであった。この実験は、それぞれ14日間続く、別個の実験期間(すなわち、第1表に列挙された処置計画ごとに1つの実験期間)に加えて、基礎食(この場合、冬の熱帯の食餌を模倣している(冬の熱帯気候はAw気候である))に対する4週間の馴化期間を含んでいた。
動物の説明および数
実験には4頭の非泌乳、非妊娠ホルスタイン未経産牛を用いた。ホルスタイン未経産牛は平均20±0.5ヶ月齢および平均体重561±42kgであった。それぞれの未経産牛の第一胃にカニューレを挿入した。第一胃のカニューレを介して第四胃にチューブを挿入して第一胃をバイパスした。
処置
この実験は、異なる処置計画を受けた2つの処置群から構成されていた。具体的には、各処置群は、送達部位(すなわち、第一胃または第四胃のいずれか)および投与計画(すなわち、24時間超または1日1回のいずれか)に関して異なっていた(以下の第1表を参照)。
いずれの処置群も、1日あたり等量(127g)の尿素を(非タンパク質窒素源として)摂取した。前記尿素の量を、1頭の未経産牛ごとに1日あたり約370グラムの粗タンパク質(CP)を生産できるように計算した。さらに、毎日の平均増加量(ADG)0.2キログラムで成長する未経産牛の場合、この尿素補給量(すなわち、1日あたり127グラム)により、それぞれ、65%および45%の第一胃分解性タンパク質(RDP)ならびにCPの計算上の必要量が得られた。
基礎食への馴化
熱帯(冬)気候の食餌(すなわち、Aw気候の食餌)をシミュレートするために、(第1表に記載されるように)尿素による処置を開始する前に3週間の馴化期間を実施した。具体的には、未経産牛に、粗タンパク質6.0%;中性デタージェント繊維(NDF)70%および酸性デタージェント繊維(ADF)42%を含んだ低品質の乾草からなる食餌を給餌した。乾草の品質が低いと、乾草の繊維消化率が低くなった。未経産牛が、さらに9日間の毎日2.0kgの化合物飼料の馴化に加えて、この低品質の乾草を摂取すると、馴化期間が(約4週間まで)長くなった。馴化期間の後、未経産牛に、第1表に記載される処置計画(すなわち、処置1から始めて、続けて処置2を行う)を施した(処置計画ごとに2週間)。
動物の管理
未経産牛を、個々の水および飼料トラフ、ゴム製のマットレス、ならびに木くずの寝床を備えたつなぎ飼い式牛舎に収容した。タイストールをきれいにし、木くずを毎日交換した。未経産牛に低品質の乾草を1日2回(8時30分と16時30分)給餌した。未経産牛に、両方の摂食事象の間、自由に食べさせた。
1キログラムの量の化合物飼料(「化合物飼料の試行」と呼ぶ)を食事としてカニューレを通して午前(8時30分)に与えた(第2表を参照)。乾草と化合物飼料との組成物(「化合物飼料の馴化」および「化合物飼料の試行」)についての詳細を下記の第3表に示す。動物は、1日を通して水を自由に得た。
略語:
1Ca、159g;P、6.47g;Na、0.27g;Mg、2.71g;K、7.14g;S、0.9g;Cl、0.70g;Cu、0.65mg;Zn、7.99mg;Fe、12.5mg;Se、87.0mg;ビタミンE、43478I.E./
2Ca、331.369g;Mg、2.516g;ビタミンE、100000I.E./
3Ca、376g;Na、0.07g;Mg、3.00g;S、2.54g;Cu、5.00g;Mn、5.00g;Zn、10.0g;Se、133mg;Co、95.0mg;ビタミンA、2500000I.E.;ビタミンD、500000I.E.DM=乾物、OM=有機物、CP=粗タンパク質、EE=エーテル抽出物、NDF=中性デタージェント繊維、ADF=酸性デタージェント繊維、およびn.a.=無効。「CF馴化」とは、食餌馴化期間中に使用されるCFを指し、「CF試行」とは、第1表に列記された2つの実験計画の間に使用されるCFを指す。列「乾草」の下にある記号「−」は、行が意図的に空白にされていることを示す。なぜなら、乾燥した草は乾草の唯一の成分であるからである。
二重注入
すべての未経産牛の第一胃および第四胃に同時に注入した。この実験計画により、各未経産牛にすべての処置を(連続的に)施し、処置ごとに4反復することができた。第1表に記載されている2つの実験期間は、それぞれ14日間続いた。個々の処置計画について、14日間は、8日間の馴化、4日間のサンプリング、および残り2日間の注入なしから構成されていた。
処置溶液を第一胃に注入するたびに、プラセボ溶液(例えば、食塩水)を第四胃に注入し、処置溶液を第四胃に注入するたびに、プラセボ溶液(例えば、水)を第一胃に注入した。この場合、容量の小さい第四胃のために浸透圧に関連する問題を避けるために、第四胃中の食塩水(水とは対照的)を注入する必要があった。このような状況では、血液と同様の浸透圧を有する溶液を使用する必要がある。生理食塩水がこの要件を満たす。第四胃の状況とは逆に、第一胃に食塩水を注入する必要はない。なぜなら、第一胃の容量の方がはるかに大きく、浸透圧の問題を引き起こさないからである。したがって、第一胃には水の注入が適している。
各未経産牛にカニューラ栓を介して2本の注入ラインを装備した。具体的には、第1のラインは溶液を第一胃に直接送り;第2のラインは第一胃を第三胃に通し、ゴム製のフランジをアンカーとして使用し、ポンピングされた溶液を第四胃に送達する(Gressleyら(2006))。
8本の注入ライン(未経産牛1頭あたり2本)を、10個のカセットのポンプヘッド(Watson-Marlow 505CA8)を装えた単一蠕動ポンプ(Watson-Marlow 520S)に接続した。注入液を容量20Lの瓶で保存し、これを朝の給餌後2日ごとに交換した。
注入剤濃度および注入速度を1日3回(9時00分、16時00分および21時00分)チェックした。必要に応じて、異なる内径のマニホールドチューブを交換し、連続的に注入して24時間以内に10L(またはその最初の2日間は5L)に達するように、溶液の速度または濃度を調整した。各実験期間の馴化の最初の2日間は注入速度を3.5mL/分(5L/d)に設定し、残りの日については6.9mL/分(10L/d)に設定した。
サンプルの収集
複合飼料および乾草
化合物飼料および乾草のサンプルを、各実験期間の9日目から12日目まで採取した。サンプルを採取した後、一部を使用して60℃で72時間乾物含量(DM)を測定し、残りを−20℃で期間番号と試用コードが標識された大きなバッグに保管した。期間の終わりに、乾燥したサンプルをプールし、十分に混合して各期間の複合サンプルを得、試行コードと期間を適切に標識した。サンプルを引き続き使用して繊維消化率を決定した。
食べ残し
乾草の食べ残しを測定し、各実験期間の10日目から13日目(サンプリング日)までサンプリングした。サンプルを採取した後、一部を使用して60℃で72時間DMを測定し、残りを−20℃で動物の名前、期間番号および試用コードが標識された大きなバッグに保管した。期間の終わりに、乾燥したサンプルをプールし、十分に混合して各期間の複合サンプルを得て、試行コードと期間を適切に標識した。サンプルを引き続き使用して摂餌量を決定した。
糞便
糞便サンプルを、以下のスケジュールに従って直腸から採取した。10日目の8時00分と14時00分;11日目の10時00分と16時00分;および12日目の12時00分と18時00分。サンプルを凍結し、空気乾燥(60℃;72時間)させ、組成物(プールしたサンプル)の糞便サンプルを、各実験期間中、各動物について乾燥質量に基づいて調製した。複合サンプルには、試用コード、期間および動物を標識した。サンプルを引き続き使用して繊維消化率を決定した。
繊維消化率の評価
繊維消化率を、Casaliら, R. Bras. Zootec., 第37巻:335〜342頁(2008年)に記載された方法を用いて飼料の見かけの難消化率に基づいて決定した。
結果
結果を以下の第4表に示す。この結果は、第一胃で尿素補給を受けた未経産牛と比較して、第四胃で尿素補給を受けた牛では、見かけの繊維消化率が高かったことを示す。
実施例2:NPN化合物組成物の第一胃後の供給が飼料摂取量に及ぼす効果。
この実験の目的は、第四胃に対して第一胃へのアンモニア(同等のNPN源)の注入が反芻動物の飼料摂取量に及ぼす効果を評価することであった。実験手順は、アンモニアを尿素の代わりに等量のNで使用したことを除いて、実施例1について上記したものと同じであった。処置は、第5表に示すように、第一胃または第四胃にアンモニアを連続的に注入することから構成されていた。
飼料摂取量の評価
本発明では、飼料摂取量を、供給される飼料(この場合は乾草)の量(通常、午前8:30頃の1日の初めに供給される)およびトラフ(または給餌ホルダー)に残っている残りの飼料(すなわち、食べられなかった飼料、通常、翌日の初めの午前8:00頃に評価される)の量を、毎日、計量して記録することによって決定した。飼料摂取量を次の式に従って計算した:
飼料摂取量=[1日の初めに供給された飼料の量]−[24時間後にそのまま残された(すなわち、食べられなかった)飼料の量])。
結果
結果を以下の第6表に示す。結果は、アンモニアが第一胃に注入された非経産牛に対して、アンモニアが補助非タンパク質窒素源として第四胃に注入された非経産牛において、乾草(第6表の「乾草乾物」を参照)ならびに合計栄養素(第6表中の「全乾物」、「有機物」、「中性デタージェント繊維」、「粗タンパク質(飼料)」、および「粗タンパク質(合計)」を参照)の飼料摂取量が増加したことを示す。
実施例3:NPN組成物の第一胃後の供給が体成長に及ぼす効果。
この実験の目的は、第四胃に対して第一胃への尿素の注入が反芻動物の体成長に及ぼす効果を評価することである。実験の手順および動物の処置は、処置の期間が少なくとも2ヶ月、例えば6ヶ月であることを除いて、実施例1について上記したものと同じである。
体成長の評価
未経産牛を、各実験期間(すなわち、1日目)の初日と実験期間の最終日(すなわち、6ヶ月後など、少なくとも2ヶ月後)に個々に計量する。体重の変化を、以下の式に従って、各処置計画(第1表に記載)に関して各未経産牛について記録する:
体成長=[尿素またはアンモニアによる処置開始前の体重]−[尿素またはアンモニアによる処置終了後の体重]。
体重の増加は体成長の増加を示し、体重の減少または無変化は体成長の減少または体成長の無変化を示す。
結果
結果は、第四胃に尿素またはアンモニアを注入した未経産牛の体重が、第一胃に等量の尿素またはアンモニアを受けている未経産牛と比較して尿素またはアンモニアによる処置の終了時に増加することを示す。
実施例4:NPN組成物の第一胃後の供給が泌乳反芻動物における乳生産に及ぼす効果。
この実験の目的は、第四胃に対して第一胃への尿素またはアンモニアの注入が反芻動物の乳生産に及ぼす効果を評価することである。実験の手順および動物の処置は、ホルスタイン未経産牛が泌乳未経産牛であったことを除いて、実施例1について上記したものと同じである。
結果
結果は、第四胃に尿素またはアンモニアを注入した泌乳未経産牛の乳生産が、第一胃に等量の尿素またはアンモニアを受けている泌乳未経産牛と比較して尿素またはアンモニアによる処置の終了時に増加することを示す。
実施例5:第一胃バイパス尿素配合物の調製
尿素粒子床に溶融油または溶融脂肪を添加するための滴下ランスを装えたドラムコーターを用いて、第一胃バイパス尿素配合物を調製した。ドラムコーターの直径は約350mm、ドラム幅は約190mmであった。使用済み床の幅は約120mmであり、熱風を粒子床中に流入させる流入領域(流入領域)の幅は約100mmであった。
ドラムコーターに粒径1.8〜2.4mmのプリル化尿素400gを装入した。次に、尿素粒子床の温度が48℃になるまでドラムコーターの内部を熱風で加熱した。ヒーター付き二重壁容器で、融点50℃〜55℃の水素化パーム油を溶融し、65℃の温度に加熱した。溶融したパーム油を二重壁容器から電熱管を通して滴下ランスに送り込んだ。溶融したパーム油を滴下ランスからプリル化尿素床上に、毎分32メートルの撹拌器の半径方向速度で12分間かけて滴下した。溶融パーム油の添加中、プリル化尿素床の温度を、約48.0℃〜約50.5℃の温度で維持した。プリル化尿素床の温度を、粒子の移動床に直接保持された熱要素によって決定した。コーティングの間、粒子床は粘着性であり、コーティング層を時間とともにゆっくりと形成した。12分後、約80gの溶融水素化パーム油を加え、尿素粒子にコーティングし、粒子床をゆっくりと冷却させた。コーティングされた生成物の全質量を基準として16.7質量%のコーティングを有する無塵生成物を得た。コーティングされた粒子は、非常に滑らかで光沢のある表面を有していた。また、得られた生成物は同等のサイズの粒子で構成されており、これは凝集物または大きな粒子を含んでいなかった。
比較例6:ドラムミキサーコーティング
Pflugschar(登録商標)アジテーター、ダブルジャケット、溶融脂肪導入用滴下ランスを装備した10リットルの容量のLoedige製水平ミキサーに、プリル化尿素2kgを装入した。次に、ミキサー内を、プリル化尿素床の温度が45℃になるまで、温水を用いてダブルジャケットにより加熱し、プリル化尿素を毎分30メートルの半径方向の撹拌器速度で動かした。融点が50℃〜55℃の溶融水素化パーム油を65℃に加熱し、電熱管を通して二重壁容器からポンプで送り出した。滴下ランスを用いて、溶融脂肪410gを、毎分30メートルの半径方向速度で、15分間かけて尿素床上に滴下した。コーティングプロセスの間、粒子床は粘着性であった。水素化パーム油を加えた後、粒子床をゆっくりと冷却させた。コーティングした生成物の全質量を基準として17質量%のコーティングを有する無塵生成物が得られた。
比較例7:流動床コーティング
粒径1.8mm〜2.4mmのプリル化尿素200gを、Strea−1(登録商標)流動床式コーター(Aeromatic−Fielder)に装入した。尿素プリルを40℃の温度の空気によって流動化した。コーターには上部に、溶融した水素化パーム油を尿素粒子上に吹き付けるためのノズルを取り付けた。融点が50℃〜55℃の溶融水素化パーム油を70℃に加熱し、電熱管を通して二重壁容器からポンプで送り出した。溶融パーム油を、尿素プリル床上に10分かけて吹き付けた。13質量%の水素化パーム油を加えた後、空気温度を下げることによって生成物を冷却した。
比較例8:低温でのドラムコーティング
実施例5と同じ実験設定を使用した。ドラムコーターに粒径1.8mm〜2.4mmの粒径のプリル化尿素600gを装入した。次に、ドラムコーターの内部を熱風で加熱した。尿素粒子床は40℃未満の温度を有していた。ヒーター付き二重壁容器で、融点50℃〜55℃の水素化パーム油を溶融し、65℃の温度に加熱した。溶融したパーム油を二重壁容器から電熱管を通して滴下ランスに送り込んだ。溶融したパーム油を滴下ランスから毎分32メートルの撹拌器の半径方向速度で、15分間かけてプリル化尿素床上に滴下した。溶融パーム油の添加中、プリル化尿素床の温度を、約40℃〜約45℃の温度で維持した。水素化パーム油を加えた後、粒子床をゆっくりと冷却した。コーティングした生成物の全質量を基準として17質量%のコーティングを有する無塵生成物が得られた。実施例1の生成物とは対照的に、比較例4の生成物は、2つ、3つまたはそれ以上の粒子の大部分の凝集物を有していた。
比較例9:高温でのドラムコーティング
実施例5と同じ実験設定を使用した。ドラムコーターに粒径1.8mm〜2.4mmのプリル化尿素600gを装入した。次に、ドラムコーターの内部を熱風で加熱した。尿素粒子床は52℃の温度を有していた。ヒーター付き二重壁容器で、融点50℃〜55℃の水素化パーム油を溶融し、65℃の温度に加熱した。溶融したパーム油を二重壁容器から電熱管を通して滴下ランスに送り込んだ。溶融したパーム油を滴下ランスから毎分32メートルの撹拌器の半径方向速度で、15分間かけてプリル化尿素床上に滴下した。プリル化尿素床の温度は52℃〜55℃の間であった。コーター内の材料が完全に凝集し、したがって粒子床の混合がこれ以上不可能であったため、実験を停止しなければならなかった。
実施例10:第一胃バイパス尿素配合物の調製
第一胃バイパス尿素配合物の調製を、実施例5に記載したのと同じ方法で行った。溶融した水素化パーム油171gを、粒径1.8mm〜2.4mmのプリル化尿素400gに40分間かけてコーティングした。尿素粒子床の温度は49.5℃〜50.5℃の間であった。無塵生成物は70質量%の尿素を含有し、粒子は非常に滑らかであり、かつ光沢のある表面を有していた。生成物には凝集物またはより大きな粒子が含まれていなかった。
実施例11:第一胃バイパス尿素配合物の調製
第一胃バイパス尿素配合物の調製を、水素化パーム油と炭酸カルシウムとの混合物をコーティング材料として使用した以外は、実施例5に記載したのと同じ方法で行った。溶融水素化パーム油80gと、粒径5μm未満〜60μmの市販の微粉炭酸カルシウム(NOFAKALK GmbH、95632 Wunsiedel-Holenbrunn、Rampenstrasse 4、独国からのNOFACAL 0/50型)48gとの混合物を、粒径1.8mm〜2.4mmのプリル化尿素400gに18分かけてコーティングした。プリル化尿素床の温度は51℃〜52℃の間であった。無塵生成物は75.8質量%の尿素を含有し、粒子は非常に滑らかであり、ぼやけた表面を有していた。生成物には凝集物またはより大きな粒子が含まれていなかった。
実施例12:第一胃バイパス尿素配合物の調製
第一胃バイパス尿素配合物の調製を、実施例5に記載したのと同じ方法で行った。溶融した水素化パーム油120gを、粒径1.8mm〜2.4mmのプリル化尿素400gに25分間かけてコーティングした。プリル化尿素床の温度は50℃〜52℃の間であった。無塵生成物は76.9%の尿素を含有し、粒子は非常に滑らかであり、かつ光沢のある表面を有していた。生成物には凝集物またはより大きな粒子が含まれていなかった。
実施例13:第一胃バイパス尿素配合物の調製
第一胃バイパス尿素配合物の調製を、水素化パーム油と炭酸カルシウムとの混合物をコーティング材料として使用した以外は、実施例5に記載したのと同じ方法で行った。溶融水素化パーム油80gと、粒径5μm未満〜60μmの市販の微粉炭酸カルシウム(NOFAKALK GmbH、95632 Wunsiedel-Holenbrunn、Rampenstrasse 4、独国からのNOFACAL 0/50型)28gとの混合物を、粒径1.8mm〜2.4mmのプリル化尿素400gに30分かけてコーティングした。プリル化尿素床の温度は51℃〜52℃の間であった。無塵生成物は78.7質量%の尿素を含有し、粒子は非常に滑らかであり、ぼやけた表面を有していた。生成物には凝集物またはより大きな粒子が含まれていなかった。
実施例14:第一胃バイパス尿素配合物の調製
第一胃バイパス尿素配合物の調製は、水素化パーム油とL−チロシンとの混合物をコーティング材料として使用した以外は、実施例5に記載したのと同じ方法で行った。溶融水素化パーム油94gとL−チロシン31gとの混合物を、粒径1.8μm〜2.4μmのプリル化尿素500gに19分かけてコーティングした。尿素粒子床の温度は49℃〜51℃の間であった。無塵生成物は80質量%の尿素を含有し、粒子は非常に滑らかであり、かつ光沢のある表面を有していた。生成物には凝集物またはより大きな粒子が含まれていなかった。
比較例15:流動床コーティング
粒径1.8mm〜2.4mmのプリル化尿素300gを使用した以外は、比較例7に記載したのと同じ方法でコーティングを行った。尿素プリルを42℃の温度の空気によって流動化した。融点が50℃〜55℃の溶融水素化パーム油を70℃に加熱し、尿素プリルに15分間かけて吹き付けた。15質量%の水素化パーム油を加えた後、空気温度を下げることによって生成物を冷却した。
比較例16:不安定な温度でのドラムコーティング
実施例5に記載したのと同じ実験装置を用いてコーティングを行った。粒径1.8mm〜2.4mmのプリル化尿素400gをドラムコーターに入れ、次いで尿素粒子床の温度が45℃になるまでドラムコーターの内部を熱風で加熱した。融点が50℃〜55℃の溶融水素化パーム油を60℃に加熱し、尿素プリル床上に毎分30メートルの半径方向速度で25分かけて滴下した。尿素プリル床の温度は、この実施例では安定しておらず、45℃〜60℃の範囲であった。15質量%の水素化パーム油を加えた後、大部分の凝集物を含む無塵生成物が得られた。
実施例17:浸出試験
実施例5〜10の生成物をpH6のMcDougall緩衝液での浸出試験に用いて、インビトロで第一胃の状態をシミュレートした。以下の物質を10リットルの瓶に計量した:
− NaHCO3 98g(1.17モル)
− Na2HPO4・2H2O 46.3g(0.26モル)
− NaCl 4.7g(0.08モル)
− KCl 5.7g(0.08モル)
− CaCl2・2H2O 0.4g(2.7ミリモル)
− MgCl2・6H2O 0.6g(3.0ミリモル)
固体物質を3リットルの蒸留水に溶かした。濃塩酸でpHを6に調整し、瓶を全量10リットルまで満たした。250mlのMcDougall緩衝液を、各1000mlの容量のSchottフラスコに入れ、フラスコを密閉し、ラボシェーカー(Innova 40、New Brunswick Scientific)内で、毎分100回転で振盪し、約39℃の温度に加熱した。各試験物質5gをフラスコに加えて撹拌した。6時間後、フラスコの内容物を濾別し、冷水50mlで洗浄し、オーブン内で40℃で一晩乾燥させた。残りの生成物を計量し、質量の減少を尿素の損失と見なした。
式を用いた尿素放出速度の計算
尿素放出速度=(m(試験生成物)−m(残りの生成物))/(m(試験生成物
*w(尿素))
例:m(試験生成物)=5.0g
m(残りの生成物)=4.2g
w(試験生成物中の尿素)=83%
尿素放出速度=(5.00g−4.20g)/(5.00g×0.83)=19.3%
結果:
実施例5:
− ドラムコーター内での水素化パーム油の使用によるw(尿素)=83%のバイパス尿素の製造
− SEM写真は滑らかな粒子表面を示し、コーティング層には亀裂または穴がない
− 浸出の結果:生成物は、第一胃バイパス保護されている
比較例6:
− 水素化パーム油を用いたドラムミキサー内の尿素の処理、w(尿素)=83%
− SEM写真は凹凸のある粒子表面を示し、表面に尿素を含むコーティング層にいくつかの穴がある(明るい領域)
− 浸出の結果:生成物は保護されていない
比較例7:
− 水素化パーム油を用いた流動床での尿素の処理、w(尿素)=87%
− SEM写真は粒子表面が粗く、表面はあまり滑らかではないことを示す
− 浸出の結果:生成物は持続放出挙動を示す
比較例8:
− 水素化パーム油を用いたドラムコーター内の尿素の処理、w(尿素)=より低い温度で83%
− SEM写真は滑らかな粒子表面を示すが、穴および亀裂は塞がれていない→温度が低すぎて、脂肪の一部分はより長い時間にわたり溶融段階にあるため、自己修復は不可能であった
− 浸出の結果:生成物は保護されていない
比較例9:
− 水素化パーム油を用いたドラムコーター内での尿素の処理、高温でのw(尿素)=83%
− 適切な生成物は得られない(一般的な説明を参照)
実施例10:
− ドラムコーター内での水素化パーム油を用いたw(尿素)=70%のバイパス尿素の製造
− 浸出の結果:生成物は、第一胃バイパス保護されている
実施例11:
− 水素化パーム油とCaCO3との混合物をドラムコーター内で使用することによる、w(尿素)=75.8%のバイパス尿素の製造
− SEM写真は滑らかな粒子表面を示し、コーティング層には亀裂または穴がない。CaCO3粒子はコーティング層によく分散されている
− 浸出の結果:生成物は、第一胃バイパス保護されている
実施例12:
− 水素化パーム油をドラムコーター内で使用することによるw(尿素)=76.9%のバイパス尿素の製造
− SEM写真は滑らかな粒子表面を示し、コーティング層には亀裂または穴がない
− 浸出の結果:生成物は第一胃バイパス保護されている
実施例13:
− 水素化パーム油とCaCO3との混合物をドラムコーター内で使用することによるw(尿素)=78.9%のバイパス尿素の製造
− SEM写真は滑らかな粒子表面を示し、コーティング層には亀裂または穴がない
− 浸出の結果:生成物は第一胃バイパス保護されている
実施例14:
− 水素化パーム油とL−チロシンとの混合物をドラムコーター内で使用することによるw(尿素)=80.0%のバイパス尿素の製造
− 浸出の結果:製品は第一胃バイパス保護されている
比較例15:
− 水素化パーム油を用いた流動床での尿素の処理、w(尿素)=85%
− SEM写真は粒子表面が粗く、表面に穴があることを示す。粒子が溶融したコーティング材料を他の粒子にうまく移さないため、自己修復効果はない
− 浸出の結果:生成物は持続放出挙動を示す
比較例16:
− 水素化パーム油を用いたドラムコーター内で不安定な温度での尿素の処理、w(尿素)=85%
− SEM写真は非常に滑らかな粒子表面を示さず、いくつかの亀裂が見える→自己修復は温度が最適でないため不可能であった。
− 浸出の結果:生成物は持続放出挙動を示す
実施例5、実施例10および実施例12は、脂肪(様々な負荷量の脂肪)でコーティングされた尿素の製造を示す。
比較例6、比較例7および比較例15は、本発明の方法とは異なる生成物の製造方法を示しており、これらの他の方法では第一胃バイパス生成物が得られないことを示す。
比較例8、比較例9および比較例16は、本発明による温度以外の温度を使用しても第一胃バイパス生成物が得られないことを示す。
実施例11および実施例13は、脂肪の懸濁液を無機物質と一緒に本発明の方法で使用して、第一胃バイパス生成物を得ることができることを示す。
実施例14は、脂肪の懸濁液を有機物質と一緒に本発明の方法で使用して、第一胃バイパス生成物を得ることができることを示す。
実施例18:本発明によるNPN組成物の経口投与が反芻動物の繊維消化率に及ぼす効果。
この実験の目的は、本発明による種々のNPN組成物が反芻動物の繊維消化率に及ぼす効果を従来のNPN組成物と比較して評価することである。
NPN組成物
試験したNPN組成物を以下の第8表に列挙する。
処置群
実験は下記の第9表に示す3つの実験群から構成されている。すべての処置群は1日あたり等量の尿素を摂取する。
基礎食への馴化、動物の管理、サンプルの採取、ならびに繊維消化率、摂取量および成長の評価などの他の実験パラメータを実施例1に示すように行う。
結果
この結果は、NPN組成物No.3、No.4、No.5、No.6またはNo.7を摂取しているホルスタイン雄牛の繊維消化能力が、NPN組成物No.1またはNo.2を摂取しているホルスタイン雄牛と比較して増強されることを示す。したがって、雄牛の繊維消化能力は、第一胃バイパスNPN組成物No.3、No.4、No.5、No.6またはNo.7による処置に従って、50%を超える第一胃バイパスができないNPN組成物による処置と比較して改善された。
実施例19:本発明による尿素組成物の経口投与が反芻動物の飼料摂取量に及ぼす効果。
実験を実施例5に記載したように実施する。飼料摂取量を実施例2に示すように評価する。
結果
結果は、NPN組成物No.3、No.4、No.5、No.6またはNo.7を摂取している雄牛は、NPN組成物No.1またはNo.2を摂取している雄牛と比較して増加した飼料摂取量を示す。したがって、雄牛による飼料摂取量は、50%を超える第一胃バイパスができないNPN組成物による処置と比較して、第一胃バイパスNPN組成物No.3、No.4、No.5、No.6またはNo.7による処置後に改善される。
実施例20:本発明による尿素組成物の経口投与が反芻動物における体成長に及ぼす効果。
実験を実施例5に記載したように実施する。体成長を、次の式によって評価する:
体成長=[本明細書に教示される組成物による処置開始前の体重]−[本明細書に教示される組成物による処置終了後の体重])。
結果
結果は、NPN組成物No.3、No.4、No.5、No.6またはNo.7を摂取している雄牛の体重が、NPN組成物No.1またはNo.2を摂取している雄牛と比較して処置の終了時に増加することを示す。したがって、雄牛の体重増加能力は、第一胃バイパスNPN組成物No.3、No.4、No.5、No.6またはNo.7による処置に従って、50%を超える第一胃バイパスができないNPN組成物による処置と比較して改善される。
実施例21:本発明による尿素組成物の経口投与が泌乳反芻動物の乳生産に及ぼす効果。
実験を、雄牛を泌乳雌牛に置き換える以外は、実施例5に記載したように実施する。
結果
結果は、NPN組成物No.3、No.4、No.5、No.6またはNo.7を摂取している泌乳雌牛の乳生産が、NPN組成物No.1またはNo.2を摂取している泌乳雌牛と比較して処置の終了時に増加することを示す。したがって、泌乳雌牛の乳生産能力は、第一胃バイパスNPN組成物No.3、No.4、No.5、No.6またはNo.7による処置に従って、50%を超える第一胃バイパスができないNPN組成物による処置と比較して改善される。
実施例22.NPN化合物(例えば、尿素)の放出速度の評価
材料および方法
この研究の目的は、第一胃での尿素の経時的な消失を特性決定するために、一定時間における飼料グレードの尿素、徐放性尿素組成物(SRU)およびバイパス尿素組成物(BPU)サンプルからの経時的な尿素の消失を測定することであった。得られた結果は、飼料グレード尿素、SRUおよびBPU組成物に関連する第一胃におけるNPN化合物の放出速度の直接的な指標として使用され得る。この目標を達成するために、本発明者らは、インサック法(ナイロンバッグ法としても知られている)を使用した。
実験を、基礎食に対する2週間の馴化期間、および5日間のインサック尿素消失アッセイを含む19日間にわたって行った。
NPN組成物
本実験で試験した各種NPN組成物を上記の第7表に示す。
動物の説明および番号
実験には3頭の非泌乳、非妊娠ホルスタイン未経産牛を用いた。未経産牛は平均48±0.5ヶ月であった。それぞれの未経産牛の第一胃にカニューレを挿入した。
基礎食への馴化
動物ならびに第一胃の微生物を尿素消費量に馴化させるために、14日間の馴化期間を実施した。具体的には、未経産牛に、毎日第一胃に直接注入される飼料グレードの尿素150gに加えて、低品質の乾草(7.2%の粗タンパク質(CP);70%の中性デタージェント繊維(NDF)および42%の酸性デタージェント繊維(ADF))によって構成される食餌を給餌した。
動物の管理
未経産牛を、個々の水および飼料トラフ、ゴム製のマットレス、ならびに木くずの寝床を備えたつなぎ飼い式牛舎に収容した。タイストールをきれいにし、木くずを毎日交換した。未経産牛に低品質の乾草を自由に給餌した。インサイチュインキュベーションを5日間行い、その際、サンプルを第一胃で0時間、0.5時間、1時間、2時間、3時間、6時間、12時間および24時間インキュベートした。
尿素消失評価(インサックアッセイ)
尿素のインサック第一胃消失を測定して、上記の第8表に記載されたNPN化合物No.1〜No.7に関連する第一胃での尿素の第一胃放出速度を特性決定した。NPN組成物No.1〜No.7の各サンプルを、乾草を消費する、3頭の第一胃にカニューレが挿入されたホルスタイン未経産牛それぞれにおいてインキュベートした(すなわち、サンプルを、生体内で、生きているホルスタイン未経産牛の第一胃内で直接インキュベートした)。インキュベーション時間の時点は、0時間、0.5時間、1時間、2時間、3時間、6時間、12時間および24時間であった。
各時点で、サンプルの3倍の10.0g(尿素相当量)を、ポリエステルバッグ(R510、10.6×20cm、50μm細孔、Ankom Technology、マセドン、ニューヨーク州)内で計量し、ヒートシーラーで密封した。バッグを午前8:00にインキュベートし、インキュベーション時間に従って取り出した:
取り出すと、直ちにポリエステルバッグを−20℃で保存し、さらに分析した。ポリエステルバックごとに、きれいなプラスチック漏斗を250mLの薬瓶に入れ、凍結したポリエステルバックを漏斗の上で4〜5個にカットした。200mLの1M HClを使用して、バックを含むすべての残留物を薬瓶にすすぎ落とした。次に瓶に蓋をし、90℃の水浴に25分間置いて、顆粒を溶液に溶かした。インキュベーション後、瓶を激しく撹拌し、液体部分のサンプル10mLを採取した。尿素を、酵素比色試験、改変Berthelot法(Human(登録商標)10505)で分析した。
計算
0時間のサンプルを使用して、ポリエステルバッグ内の最初の尿素含有量を決定した。アッセイの各反復でサンプルの質量あたり回収された尿素は、各サンプルの尿素含量の推定値を与えた。得られた溶液の濃度に溶液の体積を掛けて、インサイチュ残留物中の尿素の最終量を求めた(ミリモル/L×L=ミリモル尿素)。次に尿素残留物のパーセンテージを、残留物中に残っている尿素の質量(g)を初期尿素のパーセンテージとして表すことによって算出した:
次にデータを、尿素残留物のパーセンテージとして経時的にプロットし、Orskov and McDonald, J Agr Sci., 第92巻: 499-503頁, (1979年)から適合した以下のモデルにフィットさせた。
ここでUは放出されていないフラクション、Dは放出されたフラクション、Kdは放出されたフラクションの放出速度である。
尿素のバイパスフラクションを、Broderick, J Nutr., 第108巻:181〜190頁(1978年)に記載されたエスケープ方程式を用いて算出した:
ここでKdは放出速度であり、Kpは第一胃から第四胃までの通過速度である。通過速度を5%/hと仮定し、バイパスフラクションを算出した(Seoら, Anim Feed Sci Tech, 第128巻:67〜83頁、2006年)。
ここでUは放出されていないフラクション、Dは放出されたフラクション、Kdは放出されたフラクションの放出速度である。
このモデル(U、D、kd)のパラメータを分散分析の対象とした。
結果
結果を第12表および図17に示し、これは飼料グレード尿素(尿素、すなわちNPN組成物No.1)、持続放出型尿素(SRU、すなわちNPN組成物No.2)およびバイパス尿素(BPU、すなわちNPN組成物No.3〜No.7の平均を表す曲線)の第一胃尿素の経時的な消失を示す。NPN組成物No.3〜No.9は、第11表に示されるすべてのパラメータにおいてNPN組成物No.1およびNo.2とは異なることが認められ得る。具体的には、NPN組成物No.3〜No.7はすべて、1時間あたり5%未満の尿素の放出速度ならびにNPN組成物No.1およびNo.2と比較して50%よりも大きいNPNのバイパスフラクションを示すことが認められ得る。これらの結果は、本発明によるNPN組成物(例えば、NPN組成物No.3〜No.7)が、従来のNPN組成物、例えばNPN組成物No.1およびNo.2と比較して異なる放出部位を、反芻動物の胃腸管に有する、すなわち第一胃後に放出することを示す。
実施例23:保護尿素源からの第一胃および第一胃後の尿素の放出
この研究の目的は、持続放出型尿素組成物は、第一胃における尿素放出を遅延させるが、本明細書に教示される第一胃バイパス尿素組成物は、相当に第一胃にて抵抗性でありかつ相当に第一胃後にて消化性であり、かつ尿素を第一胃後に放出させることを実証することであった。
材料および方法
試験したNPN組成物を以下の第13表に記載する:
実験を、基礎食に対する2週間の馴化期間および4日間の実験期間3回を含む26日間にわたって行い、それぞれ第一胃および第一胃後の尿素放出を評価した。
動物の説明および番号
実験には3頭の非泌乳、非妊娠ホルスタイン未経産牛を用いた。ホルスタイン未経産牛は平均48±0.5ヶ月齢および平均体重800kgであった。それぞれの未経産牛の第一胃にカニューレを挿入した。この実験計画は、3回の処置、3つの期間、3頭の動物を含む3×3ラテン方格法であった。実験単位は、動物×期間の組合せであり、合計9個の実験単位である。
処置
この実験は、3つの処置計画(すなわち、処置群1、2および3)から構成されていた。具体的には、各処置群は、それらが摂取したNPN組成物に関して異なっていた。処置群は、1日に等量の70.5gの非タンパク質窒素、すなわち150gの尿素を摂取した。
基礎食への馴化
動物ならびに第一胃の微生物を尿素消費量に馴化させるために、14日間の馴化期間を実施した。具体的には、未経産牛に、飼料グレードの尿素150g/日に加えて、低品質の乾草(7.2%のCP;70%のNDFおよび42%のADF)によって構成される食餌を給餌した。
動物の管理
未経産牛を、個々の水および飼料トラフ、ゴム製のマットレス、ならびに木くずの寝床を備えたつなぎ飼い式牛舎に収容した。タイストールをきれいにし、木くずを毎日交換した。未経産牛に低品質の乾草を自由に給餌した。各実験期間は4日間続き、その際、試験生成物を第一胃に注入し(1日目)、サンプルを48時間後に採取した。3日目および4日目を洗い流し期間と定義し、飼料グレードの尿素(150g)をこの期間中にすべての未経産牛に供給した。
第一胃および第一胃後の放出および評価
各実験期間の1日目に、各処置群について、150g(尿素相当量)を、8:00に第一胃カニューレを介して第一胃に注入した。第一胃液体サンプルを、第一胃カニューレに適合したチューブを通して後注入して0時間、0.5時間、1時間、2時間、3時間、6時間および12時間で採取した。アンモニア窒素の定量化のために、8mlの量を200μlの7.2NのH2SO4で(2回)酸性化し、ラベル(試験コード、期間、動物、時間)し、凍結(−20℃)した。第一胃アンモニア窒素を、インドフェノール触媒による比色反応により分析した(Chaney and Marbach, Clin. Chem., 第8巻:130〜132頁、1962年)。
糞便採取およびサンプリング
実験期間の1日目および2日目に、糞便を48時間の間に採取した。この期間の間、木くずをマットレスから引き抜いた。1日目、被験物質を第一胃に注入する前に、ベースラインサンプルを各動物の直腸から直接採取した。第一胃のインキュベーションの瞬間から、全糞便を48時間集めた。採取日の間、糞便を十分に均質化し、計量し、サブサンプル(≒200g)を1日の次の時間に採取した:8:00(2日目のみ)、11:00、15:00および19:00。サンプルをラベル(試験コード、期間、動物、時間)し、−20℃で凍結し、乾物および窒素の事後分析を行った。
結果
実験の結果を図18に示す。結果は、第一胃アンモニア濃度(Y軸)は、経時的に(X軸)、BPU(すなわち、組成物No.3)を第一胃に注入した場合よりも、尿素(すなわち、NPN化合物No.1)またはSRU(すなわち、NPN組成物No.2)を第一胃に注入した場合の方が高かった(P<0.05)ことを示す。
結果はさらに、SRU(すなわち、NPN組成物No.2)の第一胃尿素放出が、コーティングされていない飼料グレード尿素(すなわち、NPN組成物No.1)に関連する尿素放出のパターンと比較して遅延したことを実証した。第一胃アンモニア窒素濃度(mg/dl)のほんのわずかな増加がBPU(すなわち、NPN組成物No.3)で経時的に見られた。このことは、BPUがSRUまたは即時放出(コーティングされていない)尿素よりもはるかに低い程度まで第一胃に放出されることを示す。
第一胃後の放出および吸収での結果を第17表に示す。窒素(N)消化率は、食品グレードの尿素(NPN組成物No.1)およびBPU(NPN組成物No.3)について同様であった。N摂取量は、BPUを給餌した反芻動物でより高かった。糞便中のN排泄量は、食品グレードの尿素と比較して、おそらくより高いN摂取量の結果として、BPUにおいてわずかに高かった。また、尿によるN排泄量は、BPUを供給した場合、飼料グレードの尿素と比較して20.3%低かった。相対N保持(摂取したN1グラムあたりのN保持量g)は、BPUの場合に、尿素およびSRUと比較して、それぞれ、32.9%および19.9%高かった。このことは、BPUが供給される場合に動物によってより多くの窒素が利用されることを示す。