JP2683956B2 - 微生物の回転ディスク法による乾燥微小球 - Google Patents

微生物の回転ディスク法による乾燥微小球

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 バクテリア等のある種の微生物を動物飼料に配合した
場合、潜在的に有利になることが知られている。例え
ば、バクテリアは自然腸内ミルロフローラを与える点で
は有益である。一部の会社は望ましいバクテリアを含有
する微生物を直接飼料として販売しているが、この直接
飼料としての微生物（以下直接飼料微生物と呼ぶ）は安
定な製品を維持する点において若干の問題がある。すな
わち、直接飼料微生物の使用量はごく少量で、飼料に配
合される場合、１％程度である。ところが、飼料又は飼
料配合物を含有する未使用の直接飼料微生物の場合、農
家等で長期間保存されることがしばしば起きる。多くの
場合、保存条件は若干の水分を含む。またほとんどの場
合、この水分はバクテリアを活性化、即ち成長を開始さ
せるのにちょうどよいが、バクテリアを維持するのには
不十分なこともある。この結果、バクテリアが死ぬこと
になる。換言すれば、直接飼料微生物の活性が維持でき
なくなる。別な場合、特に少量の水分が存在する場合、
飼料又は飼料配合剤を含有する直接飼料微生物に抗生物
質を配合すると、これとバクテリアとが悪く作用しあう
ので、同様にバクテリアが死ぬことになる。このよう
に、直接飼料微生物には、長期保存安定性が大きな問題
である。
また、例えば、ニワトリの飼料に直接飼料微生物を配
合する場合、飼料に直接飼料微生物を配合してから、飼
料をペレット化するのが普通である。この場合、ペレッ
ト化に使用する水蒸気からの水分がバクテリアの一部を
活性化するが、バクテリアを維持するには水分が不足す
るため、バクテリアが死ぬことになる。また、バクテリ
アはペレット化熱によっても死ぬ。ここでも同様に問題
がある。すなわち、バクテリアが実際に腸に達する前
に、胃の酸性条件においてバクテリアが潜在的に失活す
るという問題がある。このように、適正な時点でのみ、
換言すれば、小腸に先行する消化器官に存在する水分条
件や望ましくないpH条件により放出が早めになることな
く、腸内に微生物を放出する直接飼料微生物の需要が依
然としてある。本発明の目的からみて重要なことは、遊
離脂肪酸により微生物をマイクロカプセル化するのでは
なく、微生物の微小球化物を形成することである。ここ
で、微小球とは脂肪酸マトリックス中の複数の微生物を
混入させたものを意味し、微生物がマイクロカプセル化
されたものとは異なるものである。微小球の場合、脂肪
酸マトリックスはクッキー生地とチョコレートチップと
の間の関係になぞらえることができる複合的な機能を示
す。この場合、チョコレートチップがバクテリアや酵母
などの微生物群を表している。マイクロカプセルは本発
明の方法ではうまく機能しないが、微小球の場合はうま
く機能する。微生物のマイクロカプセル化に比較した場
合、微小球は安定性にすぐれ、また、微生物の調合の点
で都合がよい。
本発明の第１の目的は、遊離脂肪酸を使用して、微小
球を形成する特定の回転法で得た微小球に微生物を封入
してなる、動物配給飼料配合剤として好適な直接飼料微
生物を提供することにある。
本発明の第２の目的は、微生物数を大はばに減らすこ
となく、３〜６ヶ月にわたって安定性を所定レベルで維
持できる直接飼料微生物を提供することにある。
本発明の第３の目的は、複数の微生物を封入した遊離
脂肪酸のマトリックスになる、乾燥バクテリアからなる
微小球の回転製造方法を提供することにある。
本発明の第４の目的は、易流動性で、動物飼料への配
合が簡単な乾燥バクテリアの回転ディスク法による微小
球を提供することにある。
本発明の第５の目的は、腸球菌（Enterococcus）faec
ium、乳酸桿菌（lactobacilli）、及び酵母の微小球を
提供することにある。
図面の簡単な説明 図１、図２及び図３は、遊離脂肪酸としてステアリン
酸を使用する菌糸からなる微小球の安定性を示すグラフ
である。
図４、図５及び図６は、本発明の実施例の概略を示す
ブロック図である。
図７は、本発明で使用する別な供給物流れを示す概略
図である。
本発明の開示 バクテリア、好ましくはステアリン酸でカプセル化し
てEnterococcus faecium等の微生物を封入した脂肪酸
マトリックスの微小球を提供するものである。本方法
は、例えば、微小球の凍結乾燥バクテリア培養物を与え
るもので、これは凍結バクテリアを50％〜90重量％以上
の溶融ステアリン酸と混合してから、回転ディスク法処
理すると達成できる。この方法は、後述するように、微
小球製造時の微生物への熱影響を最小限に抑えるように
なっている。
発明の詳細な説明 本発明は、酵母等の真菌を、またバクテリアを始めと
する微生物の回転ディスク法による凍結乾燥微小球に関
する。好ましい微生物はバクテリアである。本発明には
意味のある重要な点が三つあり、これらが本発明とカプ
セル化バクテリアに関する先行発明とを明確に区別する
ものである。第１点は製品、即ち微小球の性質で、第２
点は遊離脂肪酸である。そして第３点は回転ディスク法
の性質である。従来の方法は、いうまでもなく、噴霧乾
燥法であり、回転ディスク法による微小球の製造方法で
はない。本発明の非常に安定な直接飼料微生物を与える
のは、これら三つの際立った特徴の相互作用である。こ
れら特徴がなければ、実施例によって説明する効果は実
現できない。
微小球を形成するのに好適なマトリックスは炭素原子
数が12〜24の遊離脂肪酸である。２種以上の脂肪酸から
なる混合物も使用可能であるが、１種類の遊離脂肪酸を
単独で使用するのが好適である。また、遊離脂肪酸が飽
和脂肪酸であるのが好ましく、最適なのはステアリン酸
である。
一般的にいって重要なことは、脂肪酸の融点が75℃以
下、好ましくは40℃〜75℃の範囲にあることである。も
ちろん、有効なマトリックスであるためには、脂肪酸は
室温で固体でなければならない。従来から存在する遊離
脂肪酸すべてがこれら条件を満たしている。
微小球に使用する微生物には特に制限はなく、形成す
る直接飼料微生物に応じて選択すればよい。一般的に
は、本発明では、前記のEnterococcus faeciumが好ま
しいが、他の微生物も使用可能である。また、Lactobac
illus、バチルス（Bacillus）も使用することができ
る。菌糸混合物はいうまでもなく、１種類の菌糸を単独
でも使用できる。酵母、及び真菌も使用することができ
る。製品安定性を増すためには、バクテリアについて
は、製品中に凍結乾燥する。この場合、加水することに
よってバクテリアを再生できる。
以下説明する方法で製造した微小球の場合、微小球は
全体として約50重量％〜90重量％以上の脂肪酸成分から
なり、残部は微生物、通常はバクテリア培養物である。
脂肪酸の好ましい範囲は約60重量％〜約75重量％であ
る。脂肪酸が少なすぎると、被膜の保護効果が不十分に
なり、多すぎると、被膜が厚くなり過ぎ、腸への放出が
不足する。
本発明で使用する微小球製法は回転ディスク法であ
る。一般的にいって、回転ディスク法の場合には、微生
物、多くの場合バクテリアと脂肪酸成分のスラリーを完
全混合し、混合物を一定速度でステンレススチール製の
回転ディスクの中心に加える。遠心力が働き、混合物が
外側に飛ばされる。この後、周囲かそれ以下の条件に維
持された冷却室で回収し、サイジングして、包装の用意
をする。
回転ディスク法は公知であるが、これを微生物に適用
して、微小球を製造することは知られていない。回転デ
ィスク法によるカプセル化の一般的な側面については、
“Journal of GasChromatography"、1965年10月、第3
45−347頁に発表された、サン・アントニオのサウスウ
エスト・リサーチ・インスチチュートのジョンソン等の
論文に記載されている。また、本発明に使用するのに好
適な回転ディスク装置の詳細は1987年６月23日に発行さ
れた、“粒子又は液滴の被覆方法”を発明の名称とし、
スパークスを発明者とする米国特許第4,675,140号公報
に記載されている。この説明の一部については、本開示
で参考として言及している。
ここで重要なことは、従来の塔噴霧乾燥によるのとは
全く異なる製品が回転ディスク法による微小球製法によ
って得られることである。従来の塔噴霧乾燥の場合、粒
子が凝集し、被覆が不均一になる傾向があり、従って、
製品の安定性が数日から数週間の間で大きく変化する傾
向がある。本発明のように、回転微小球製法を特に脂肪
酸剤と併用した場合には、得られた微生物、特にバクテ
リアの安定性が、若干の水分や抗生物質が存在する場合
でも、３〜６ヶ月持続することになる。
本発明の遊離脂肪酸の微小球マトリックスを前記範囲
内で使用する場合、４インチの回転ディスクを2,000rpm
〜4,000rpm、好ましくは約2,500rpm〜3,200rpmで回転さ
せるとともに、供給量を50g〜200g/分とする。現在知ら
れている好ましい条件では、ステアリン酸をEnterococc
us faeciumを併用し、４インチの回転ディスクの回転
数を3,000rpmとし、35％のバクテリアと65％のステアリ
ン酸からなるバクテリア／ステアリン酸スラリーの供給
量を100g/分とする。こうすると、粒径が75ミクロン〜3
00ミクロンの製品が得られる。ただし、好ましい製品粒
径レベルは250ミクロン未満である。
図１、図２及び図３を実施例１〜４について説明す
る。
図４〜６は、本発明方法の好ましい態様の概略を示す
ものである。特に、基本的な工程は微小球の製造につい
て親出願明細書に記載したものと同様である。ただし、
培養物と溶融遊離脂肪酸を別々に供給するのが特に好適
である。というのは、培養物の熱への暴露時間が大きく
短縮されるからである。
図７は、本発明で使用できる分離供給法の別な態様を
示す図である。
また、溶融脂肪酸について吸湿カラムを、そしてバク
テリア培養室について除湿器を設けることもできる。こ
うすると、生存しうる微小球化微生物のプロセス回収率
を高くでき、また場合によっては製造コストを下げるこ
ともできる。
図４に基本的プログラムを示す。数時間の処理に十分
な量でステアリン酸をステアリン酸溶融ケトル10に装入
し、溶融する。次に、溶融ステアリン酸をポンプによっ
てより小さな撹拌容器すなわち溶媒ケトル14、16に送り
込んで、図示のように、培養ケトル14及び16の培養濃厚
物とステアリン酸10を混合する。培養ケトル14は、約20
分間の処理に十分なだけの混合物を保持し、溶融マトリ
ックスを維持するのに必要な高温（60℃）に暴露される
バクテリアの時間を制限する。同時に、培養ケトル16を
作動させて、ケトル14の内容物が減量し始めたときに、
別な供給物をケトル16で混合し始める。ケトル14及び16
のいずれにも培養物を均一に分配する混合機を設ける。
このような回分混合システムによって、連続流れをディ
スク18に送ることができる。マトリックス材料が製造時
確実に溶融状態におかれるように、培養ケトル14及び16
はいずれも恒温油浴12に浸しておく。
混合物をポンプ20及び管路22によって回収室24に送り
込む。回収室24の下部には、微小球が側部にそって回収
ダクト28に転がり落ちるように角度をつけてある。回収
ダクト28では、空気の運動によって微小球がサイクロン
回収器30に転送される。このサイクロン回収器30で微小
球を捕集し、サイジング篩32に転送され、篩上及び篩下
粒子を取り出し、溶融器12にリサイクリングする。
図４の基本的プロセスは図５のようにしてもよい。即
ち、油浴の培養ケトル14及び16のかわりに連続培養器34
を使用し、そして培養物が管路38を介して管路36からの
溶融マトリックス材料の流れに加えられ、その混合した
流れがディスク18上に直接流れるようにこの溶養器を設
置する。このようにすると、溶融マトリックスと培養物
との接触時間は、培養ケトル14及び16と併用する恒温油
浴の場合と同様に、分単位ではなく秒単位に制限され、
バクテリア細胞の熱損傷が少なくなる。
本発明の基本的プロセスは図６のようにしてもよい。
即ち、ステアリン酸溶融器10と、連続固形培養器34を介
して培養物を導入する点との間に吸湿カラム40を設け
る。また、除湿器42を設けて、乾燥空気を培養物ホッパ
ー、即ち回収室24に供給する。図６のようにすると、過
剰の水分を除去してから、微小球を製造することができ
る。図５と同様な図６の場合では、遊離脂肪酸を予め溶
融してから、回転ディスク18に送る直前に溶融脂肪酸を
培養物と混合する。いずれも、熱暴露時間を短縮するた
めである。図４、図５及び図６に示したプロセスは際立
った特徴をもち、図５及び図６のプロセスは特に感熱物
質に適用するのが好ましい。
図７に、バクテリアの熱損傷を防止する、微小球のす
ぐれた成形方法の別な例を示す。内管42を介して固体材
料を送り込むとともに、外管44を介して液状脂肪酸を送
り込む。２つの供給流れの間に間隙46を残して、ディス
ク表面18に達するまで、これら流れが接触しないよいに
する。ディスク18が回転すると、固形材料が外側に押し
出され、回転ディスク18の縁までいく途中で、脂肪酸被
覆材料に接触し、被覆される。
この方法は、溶融被覆材料で被覆された感熱物質から
なる微小球の製造に特に好適である。というのは、溶融
状態にある被覆材料との接触時間が非常に短いからであ
る。
以下、実施例によって本発明を説明するが、本発明は
これらに制限されるものである。
実施例１ 実施例１は図１に対応する。本実施例は４℃及び27℃
におけるEnterococcus faeciumの２つの異なる菌糸の
製品安定性を示すものである。図１に、35重量％の培養
物をステアリン酸と併用する回転ディスク法で製造し
た、Enterococcus faecium菌糸からなる微小球の安定
性を示す。製造方法は図４の製法である。製造条件も前
述の通りである。即ち、原料を35/65のバクテリア／脂
肪酸スラリー、温度を60℃、４インチの回転ディスクの
回転数を3,000rpm、そして供給量を100g/分とした。培
養物をマトリックス被覆して、微小球を形成し、これを
熱シーリングした蒸気バリヤーポーチに装入し、１週間
毎に破壊サンプリングして、CFUを測定した。本発明製
品はすぐれた微生物コロニー形成単位（CFU）を維持
し、しかも保存日数は70日にも達した。
実施例２ 実施例２を図２について説明する。図２に、３種類の
家禽用抗生物質を存在させた状態で代表的な配給飼料と
混合した場合の個々のカプセル化菌糸の安定性を示す。
配給飼料の組成は次の通りであった。
コーン微粉 54 ％ 大豆粉 26 ％ 魚肉粉 ２ ％ 燐酸二カルシウム 1.5％ 石灰 １ ％ 大豆油 5.5％ 水分 12 ％ 以下の重量比で、３種類の抗生物質を配合した。デッ
クコックス（Deccox）:454ppm、サリノマイシン（salin
omycin）:50ppm、及びモネンシン（nemonsin）ナトリウ
ム:120ppm。
約1x106CFU/gm飼料になるレベルで培養物を混合物に
加えた。これらを熱シーリングした袋で包装し、室温で
培養した。１週間毎にサンプリングして、CFU測定を行
った。安定性がすぐれていることが図２のグラフからわ
かる。
実施例３ 実施例３を図３について説明する。図３は、異なる抗
生物質の存在かにおけるカプセル化Enterococcus faeci
um飼料混合物の安定性を示す。組成は、68％のコーン微
粉、38％の大豆粉、２％の石灰で、水分は約14％であっ
た。約106CFU/gm飼料レベルで培養物を加え、混合し
た。10ポンドのアリコットを20℃でシーリングした袋に
保存し、16週間にわたって１週間毎にサンプリングし
た。以下のレベルで、抗生物質を配給飼料に配合した。
ジサリチル酸メチレンバシトラシン 50gm/ton カルバドックス 50gm/ton クロルテトラサイクリン 200gm/ton ラサノシド（Lasanocid） 30gm/ton リンコマイシン 100gm/ton ネオマイシン 140gm/ton オキシテトラマイシン 150gm/ton スルファメタジン 100gm/ton チロシン 100gm/ton ビルジニアマイシン（Virginiamycin） 20gm/ton ASP250 100gm/ton 表１は、1log減量（コロニー形成単位−CFU）に関す
る最低日数を示すリストである。
表１ 水分14％のマッシュ飼料の20℃における1logCFUカウ
ント数減少日数 抗生物質 保存日 数 対照 103 バシトラシン 88 カルバドックス 54 クロルテトラサイクリン 60 ラサノシド 57 リンコマイシン 75 ネオマイシン 53 オキシテトラマイシン 59 スルファメタジン 62 チロシン 52 ビルジニアマイシン 112 ASP250 67 フラドックス（Furadox） 53 実施例４ 実施例４では、ニワトリ飼料としてのペレット化製品
の安定性を調べた。マイクロカプセル化条件は前述の通
りであった。本実施例で使用した条件は次の通りであっ
た。
粗蛋白質 18.0％以上 粗脂肪 5.0％以上 粗繊維 6.0以上 以下の成分を用いて、以下の条件で、抗生物質（50gm
/tonのCTC）を配合した、及び含まないペレットを製造
した。
コーン、SBM、乳清、大豆油、燐酸二カルシウム、石
灰、微量ミネラルプリミックス、セレン、硫酸銅。培養
物を約5x105CFU/gm飼料（100〜150gm/ton）レベルで加
えた。状態調節温度は70℃で、ペレット化ダイからのペ
レット取り出し温度は78℃であった。
いずれの場合も、ペレット化条件は各ペレットの製品
の安定性に悪影響を与えなかった。特に、ペレット化製
品は安定性において非ペレット化製品と同じであった。
実施例５ 実施例５では、実施例１に記載した方法を実施した。
ただし、Enterococcus faeciumは使用せず、また微小
球には酵母被覆遊離脂肪酸としてステアリン酸を含有さ
せた。結果を表２に示す。
上記方法で製造し、かつ表２に結果を示した微小球は
酵母を含んでいた。生存しうる細胞数は表に示す通りで
あった。これらを周囲温度で84時間保存した。保存の最
後で、生存しうる酵母細胞を評価した。84日目では、微
小球注の生存しうる酵母数は1.3x109CFU/グラムであっ
た。僅かに回収率が高いが、これは微小球サンプリング
及び評価における通常のバラツキによるものである。酵
母含有微小球のサンプル（0.841gm）を2,270gmの代表的
な家禽用配給飼料と混合し、周囲温度で保存した。家禽
用配給飼料は水分が17％で、実施例２と同様に製造し
た。
微小球の初期数5.3x108CFU/グラムに基づいて希釈率
を計算したところ、1.96x105CFU/グラムであった。84日
間の保存後、飼料を生存しうる酵母細胞にういて評価し
た。84日間の酵母細胞数は7x104CFU/グラム飼料であっ
た。
実施例６ 実施例１の微小球化方法を次の条件で行った。
１）菌糸は乳酸杆菌属（Lactobacillus）、及び種L.pla
ntarum又はL.caseii（カセイ菌）である。
２）バクテリア培養物は含有率２〜40％、好ましくは約
30％で製造する。
３）図４に概略示すように、回転ディスクに接触させる
直前に、バクテリア培養物を溶媒ステアリン酸に導入す
る。
４）図５に示すように、保存時及び処理時、バクテリア
培養物を高い水分、例えば40％以上の水分から保護する
必要がある。
５）空気温度を約80゜F以下に維持するとともに、微小
球回収域の湿度を約60％以下に維持する必要がある。さ
らに、実施例２に示したような実験を乳酸杆菌属（Lact
obacillus）、及び種L.plantarum又はL.caseii（カセイ
菌）の微小球化について行う。この処理において、微小
球化微生物はすぐれた生存性を維持し、生存性の低下は
1logCFU未満で、保存日数は最長で70日であると考えら
れる。また、微小球化微生物は、代表的な家禽用配給飼
料と混合した場合、すぐれた生存性を維持し、生存性の
低下は1logCFU未満で、保存日数は最長で45日であると
考えられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１２Ｒ 1:225） (Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｃ１２Ｒ 1:01） (72)発明者 シュラミューズ， ハーマン ウェイド アメリカ合衆国 テキサス州 78250, サン アントニオ， クウェイル ガー デン 7106 (72)発明者 マンゴールド， ドナルド ジェイ. アメリカ合衆国 テキサス州 78248, サン アントニオ， ボルド ベンチャ ー 14711 (72)発明者 ハーロウ， ジュニア， ウィリアム ダブリュ. アメリカ合衆国 テキサス州 78230, サン アントニオ， バー オーク 11106 (72)発明者 レベダ， ジョセフ アール. アメリカ合衆国 アイオア州 50322, アーバンデイル， ロックリン サーク ル 7009 (56)参考文献 米国特許4675140（ＵＳ，Ａ) 英国特許2016043（ＧＢ，Ｂ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】微生物を含む脂肪酸マトリックスからなる
    微小球の製造方法であって、炭素原子数C12ないしC24の
    脂肪酸の溶融物の第１の供給流を形成する工程と； 微生物培養物からなる第２の供給流を形成する工程と； これら第１の供給流および第２の供給流を別々に回転デ
    ィスク装置に供給し上記脂肪酸の溶融物を50ないし90重
    量％を含む混合物を形成し、 この回転ディスク装置にて回転ディスク処理して微生物
    を含む脂肪酸マトリックスの易流動性微小球を形成する
    ことを特徴とする微小球の製造方法。
  2. 【請求項２】回転ディスクの回転数を２、000rpmないし
    4,000rpmの範囲とすることを特徴とする請求項１に記載
    の微小球の製造方法。
  3. 【請求項３】回転ディスクの回転数をが２、500rpmない
    し3,200rpmの範囲とすることを特徴とする請求項１に記
    載の微小球の製造方法。
  4. 【請求項４】回転ディスク装置への原料供給量を50g/分
    ないし200g/分とすることを特徴とする請求項１に記載
    の微小球の製造方法。
  5. 【請求項５】該脂肪酸がステアリン酸である請求項１に
    記載の微小球の製造方法。
  6. 【請求項６】第１の供給流および第２の供給流は、それ
    らが回転ディスクに接触するまでは別々に保たれている
    ことを特徴とする請求項１に記載の微小球の製造方法。
  7. 【請求項７】第１の供給流および第２の供給流は、それ
    らが回転ディスクに接触する以前においては微生物の生
    活力が害されない程度の短時間接触するに過ぎないこと
    を特徴とする請求項１に記載の微小球の製造方法。
  8. 【請求項８】第１の供給流および第２の供給流は、それ
    らが回転ディスクに接触する以前においては１分未満の
    短時間接触するに過ぎないことを特徴とする請求項７に
    記載の微小球の製造方法。
  9. 【請求項９】微生物がEnterococcus faecium（腸球菌）
    であることを特徴とする請求項１に記載の微小球の製造
    方法。
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