JP3839563B2

JP3839563B2 - 飼料添加用微量元素溶出ガラス

Info

Publication number: JP3839563B2
Application number: JP26180297A
Authority: JP
Inventors: 修二北尾; 正道斎木; 紀一廣瀬
Original assignee: Toyo Glass Co Ltd
Current assignee: Toyo Glass Co Ltd
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: JPH1198966A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人工的に飼育する動物に必要なミネラル分を補給するために、飼料添加材として用いるガラスに関するものであり、このガラスが摂餌された体内において、含有するミネラル分を微量づつ溶出し、生体組織の生成や調整に役立つことを可能にするミネラルを封入したガラスに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
動物の生育には３大栄養素といわれる蛋白質、炭水化物、脂質の他にビタミン類やミネラルが必要である。従来、人工飼育している動物には、これらの栄養素が偏向しないように、生餌の他に配合飼料を次第に多く用いるようになっている。例えば、養殖漁業において、淡水魚では養魚飼料として１００％配合飼料が使用されるようになっている。一方、海水魚では生餌が主であったが、最近になって生餌から徐々に配合飼料が使用されるようにをなっているものの、魚類の栄養要求を考慮し、主原料として魚粉や植物性飼料が用いられている。しかし、このような飼料ではバランス的に必ずしも充分とはいえない。
【０００３】
動物類の生体を維持していくために、特に生体組織の生成や調整にはリン（Ｐ）、カルシウム（Ｃａ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）等のミネラル分が必須である。これらの元素は体内で合成することができないので、飼料等を通して取り込まなければならない。しかし、上記したようなミネラル成分のうち或る成分が欠乏したり、各成分間のバランスや作用が崩れたりすると、発育不全や病気等が発生しやすくなる。
【０００４】
例えば、鉄と銅は相互に、カルシウムは亜鉛を体内に吸収するのを制約し、カルシウムと銅、カルシュウムと亜鉛の間には互いの効果を打ち消しあう作用、すなわち拮抗作用がある。前記したように、魚類飼料の主原料である魚粉は体に必要な微量ミネラルを含んでいるにも拘らず、含んでいる成分のバランスが悪く、拮抗作用を生じて、魚類の成長に支障を及ぼしている。従って、魚類の配合飼料には、ミネラル分のバランスを保つために、不足しているミネラル分を補給し、強化している。
【０００５】
一方、ミネラル成分が効率よく体内に吸収されるためには、ミネラル元素が体内でイオン化されることが必要である。一般に、ミネラル分を強化した配合飼料中には大豆等の植物性飼料も含まれており、その繊維はイオン化したミネラル元素と結合しやすいため、強化したミネラル元素は繊維と結合しそのまま排泄されることもある。例えば、植物繊維のフスマやセルローズは、鉄、カルシウムあるいはマグネシウムと結合して体内での吸収を低下させる。
【０００６】
また、穀類等の植物性飼料に含まれているフィチン酸は、金属イオンあるいは蛋白質と結合した状態で存在しており、この複合体はさらにミネラル元素と結合して不溶性となり、ミネラル分の体内への吸収が阻害されてしまう。例えば、フィチン酸と鉄の割合が１：１の錯体は水に溶けるが、鉄の割合が高くなると水にとけにくくなり、そのまま排泄される。
このように強化したミネラル分が他の物質と結合して不溶性になり、吸収効率が悪くなるという問題がある。
【０００７】
一方、特許第２５７７３１９号公報には、ミネラル成分を含むガラス質材料を用いて藻場増殖材や人工魚礁に構成し、海中にガラス質材料から溶け出した金属イオンを溶存させ、海中に生育する海藻類や植物プランクトンなどの増植に役立たせることが開示されている。しかし、この特許発明は海中の植物の育成に関するものであり、動物用飼料に用いられるものではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、配合飼料については種々のものがあるが、ミネラル成分を補給、強化する配合飼料を精製するに際しては、ミネラル元素を十分に、かつ効率的に体内に吸収できるような工夫が必要となる。
本発明はこのような観点に基づくものであって、動物に飼料添加材として供給し、摂餌されて体内の所定部位でミネラル元素を徐々にイオン化して溶出することにより、効率よくミネラル元素を体内に吸収することができるミネラル元素含有ガラスを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、動物が体内にミネラル成分を補給した際に、ミネラル元素が一斉にイオン化するのではなく、飼料が体内を通過していく時間に合わせて、徐々に継続的に溶出するようにすれば効率よく体内に吸収されることを予測した。この予測を実現するためにはミネラル成分を含有し、これを徐々に溶出すること、つまり含有するミネラルの溶出速度を調整できる水溶性ガラス質材料に構成すればよいことを見出だした。
【００１０】
すなわち、本発明はこのような知見に基づくものであって、動物の体内において微量ミネラル元素を溶出するガラスであって、ＳｉＯ₂：１５〜５０重量％と、Ｋ₂Ｏ：４５重量％以下およびＮａ₂Ｏ：４５重量％以下の何れか１種または２種、さらに、ＭｎＯ：３０重量％以下およびＺｎＯ：３０重量％以下の何れか１種または２種を主成分とすることを特徴とする飼料添加用微量元素溶出（含有）ガラスであり、
上記成分の外に、さらに、Ｆｅ₂Ｏ₃：３０重量％以下、Ｐ₂Ｏ₅：３０重量％以下、Ｂ₂Ｏ₃：３０重量％以下の何れか１種または２種以上を含有することを特徴とする飼料添加用微量元素溶出（含有）ガラスである。
【００１１】
また本発明の上記ガラスは、平均直径が２０００μｍ以下の粒子とすることが好ましく、これにより一層効率よくミネラル分の吸収が可能となる。しかし、動物の種類によりガラス粒度は変えることができ、最大５mm程度の粒状物であってもよい。
【００１２】
なお上記ガラスには、製造時、溶解炉の耐火物などから不可避的に混入する不純物として微量のＡｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯの少なくとも１種を含有する。
【００１３】
上記したように本発明の微量ミネラル元素を溶出するガラスは以下の特徴を持っている。すなわち、
▲１▼このガラスにはミネラル成分を封じ込め、動物体内において微量のミネラル元素を徐々に、継続的に溶出する素材である。
▲２▼多種類の、それぞれの目的を持ったミネラル成分を一度に添加することができる。
▲３▼ガラスの粒度、ミネラル成分を変えることにより溶出速度が制御できるので、胃あるいは腸などの器官で溶けきるようにすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明はガラス質の非晶質構造に着目し、このガラス質材料にミネラル分を含有させることによって、ミネラル元素がイオンの状態で体内でゆっくりと安定して放出し続けることを可能にした。
【００１５】
すなわち、ガラス質材料は、酸素と強く結合して非晶質網目構造を形成するケイ素を中心とする質網目構成体、そしてその網目構造の中に入り込むナトリウム、カリウムなどの網目修飾体や、網目構成体あるいは網目修飾体として機能するマンガン、亜鉛を含んでいる。網目修飾体は酸素との結合が弱く、その酸化物は網目を切断する作用があり、体内で分泌液との接触でガラス材料の網目構造を徐々にゆっくりと切断するため、ガラス質材料に含有する成分（ミネラル）がイオン化して長時間にわたって徐々に溶出する。
【００１６】
本発明のガラス質にはさらに、網目構成体として機能するリンやホウ素、網目構成体あるいは網目修飾体として機能する鉄を必要に応じて含有させており、栄養素としての補給と共にイオンとして溶出速度を適度に調整できる。
【００１７】
本発明のガラスは、イオン溶出源としてのケイ素（Ｓｉ）、カリウム（Ｋ）および／またはナトリウム（Ｎａ）、マンガン（Ｍｎ）および／または亜鉛（Ｚｎ）、さらには任意選択元素として鉄（Ｆｅ）、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）等のミネラル成分を組成で組み合わせて構成する。これらのミネラル化合物をガラス質成分や栄養素として下記の範囲で含有させる。
【００１８】
Ｓｉは非晶質網目構造を形成する基本成分であり、ＳｉＯ₂として重量比で１５〜５０％含有する。１５％未満ではガラス材料としての強度が不足し、一方５０％を超えると網目構造が強固になり過ぎ、動物体内でのミネラルの溶出が所望時間になされず、ミネラルの効率よい吸収ができなくなる。
【００１９】
ＫおよびＮａは主にガラスの溶出速度をコントロールするために含有さる。一方体内でのｐＨ調整に役立ち、体内で溶出物と体液との混合物をアルカリ側に寄せたい場合にカリウムとナトリウム分を多くすることが有効である。また、溶出したカリウムイオン、ナトリウムイオンは、体内のイオンバランスを形成するなど生体機能の調節を司り、目的に応じて何れかまたは両方を、Ｋ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏとして夫々４５重量％以下含有させる。
【００２０】
ＭｎおよびＺｎはマンガンイオン、亜鉛イオンを溶出する。これらが不足すると生育不足や、不妊の原因（Ｍｎ）になるといわれ、目的に応じて何れかまたは両方を、ＭｎＯ、ＺｎＯとして夫々３０重量％以下含有する。
【００２１】
さらに、Ｆｅ、Ｐ、およびＢは鉄イオン、リンイオン、ホウ素イオンを溶出する。鉄は血液に作用し、リンは骨格形成に重要な役割を果たす。一方、ホウ素は栄養素としてよりはむしろガラスの溶出速度を調整するために含有させ、また、体内でのｐＨ調整に役立つ。すなわち、体内での溶出物と体液との混合物を酸性側に寄せたい場合にはホウ素分を多く含有させるとよい。これらの目的に応じて各成分の何れかまたは両方を、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、Ｂ₂Ｏ₃として夫々３０重量％以下含有する。
【００２２】
本発明のガラス質材料はケイ素、カリウム／ナトリウム、亜鉛／マンガン等の元素を含む通常の原料を、適宜の成分範囲になるように配合し、高温で加熱（例えば還元性雰囲気で１３００〜１５００℃×２０分以上）して溶融し、次いで急冷する公知のガラス製造法で製造することができる。さらに、鉄、リン、ホウ素を含む材料の１種または２種以上を混合して、上記方法でガラス質材料を製造できることは勿論である。
【００２３】
このようにして製造したガラス質材料（バルク）は、破砕し、場合いによっては磨砕して粒状にする。粒度は対象とする動物により異なるので一義的に決められないが、２０００μｍ以下１０μｍ以上とすることにより溶出速度を好ましい範囲に調整することができる。１０μｍ未満では体内でのミネラルの溶出が早すぎて効率的な吸収が成されず、また２０００μｍを超えると不溶粒のまま排泄されてしまうからである。しかし、動物によっては直径で最大５mm程度の粒状物としてもよい。
【００２４】
さらに本発明のガラス質材料には、表面積を増やすために、凹凸状の表面や多孔質表面にしてもよい。
【００２５】
なお、本発明のガラスには、上記した成分の外に、それぞれ１０重量％以下のＦ（フッ素）、Ｖ₂Ｏ₅、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ａｓ₂Ｏ₃、Ｓｅ（セレン）、ＭｏＯ、Ｓｎ₂Ｏ、Ｉ（ヨウ素）の何れか１種または２種以上を含有させて、フッ素、バナジウム、クロム、コバルト、ニッケル、銅、砒素、セレン、モリブデン、スズ、ヨウ素等の微量ミネラル成分を１種以上溶出させるようにすることことを除外するものではない。
【００２６】
以下実験例に基づいて本発明を説明する。
［実験１］本発明ガラスの微量ミネラル成分の溶出速度を把握する目的で、表１に示す成分のガラスについてその溶出量を測定した。すなわち表１に示す各サンプルをそれぞれ１００mlの純水中に１００mg入れ、常温で１日放置した後、原子吸光法で分析して、溶出成分であるＭｎ，Ｚｎ量を測定した。使用したサンプルの平均粒径は５００μｍであった。測定結果を表２に示した。
【００２７】
表２から明らかにように、サンプル中に含有するＭｎＯ，ＺｎＯ量に応じて溶出する元素量も異なることから、対象動物の要求量を考慮して飼料に添加するガラスを決めることが可能となる。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【表２】

【００３０】
［実験２］ニジマスを対象とし、魚粉、大豆油粕、コーングルテンミールを主原料とした飼料に、亜鉛を溶出するガラスを添加した。ガラス成分は上記表１の試料▲３▼に示す通りであり、平均粒度を５００μｍとし、１日に約２０％溶解（溶解率はサンプルの残存量から計算する）するように調整した。比較のために亜鉛の中でも魚類の利用性が高いとされている硫酸亜鉛を用いた。亜鉛の添加量はＺｎとして夫々に飼料１kg当たり２０mg，４０mgとなるように調整し、１ケース当たり４０匹のニジマスを４ケースについて１２週間飼育を行った。１２週間の飼育後のニジマスの重量、摂取料を測定した結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】

【００３２】
ＳＧＲ（日間成長率（％））は次の式で求めた。
ＳＧＲ＝｛ln（実験修了時の重量）−ln（実験開始時の重量）｝／飼育日数×１００
ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ活性）は亜鉛を含み、最適ｐＨがアルカリ性にあるリン酸モノエステル分解酵素である。ＡＬＰの値は亜鉛の充足度を示す。測定は血液をサンプリングし、生化学分析装置にかけることによって自動測定される。
【００３３】
表２に示すように、本発明例の亜鉛溶出ガラス添加飼料で飼育したニジマスは、ＳＧＲ（日間成長率）が比較例である硫酸亜鉛を添加した飼料で飼育したものより良く、亜鉛が効率的に利用されていることを示す指数であるＡＬＰ（アルカリフォスタファターゼ活性）は１．５倍以上の値を示した。
【００３４】
ニジマスは摂餌した物質を約１日で排泄するといわれている。この試験に用いた亜鉛溶出ガラスは、溶出速度を調節していること、また、常に亜鉛を溶出していることから、食物繊維やフィチン酸と結合してしまうものもあるが、効率的に腸で亜鉛が吸収されていることが判明した。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明の動物飼料に添加する微量ミネラル含有ガラスは、ＳｉやＫａ、Ｎａ、Ｍｎ、Ｚｒ、さらにはＦｅ、Ｐ、Ｂ等のミネラル成分を溶出する化合物を適宜組み合わせて微粒水溶性ガラスとすることにより、ミネラル溶出速度を調整できる。これにより、飼料を摂餌してから吸収部位に到達するまでにミネラルをイオン化して溶出し、しかも常に継続して、すなわち、徐々にゆっくりとミネラル成分を溶出させるので、吸収部位においてイオンの状態で効率よく吸収させることができる。

Claims

動物の体内で微量ミネラルを溶出するガラスであって、
ＳｉＯ₂：１５〜５０重量％と、
Ｋ₂Ｏ：４５重量％以下および
Ｎａ₂Ｏ：４５重量％以下の何れか１種または２種、さらに
ＭｎＯ：３０重量％以下および
ＺｎＯ：３０重量％以下の何れか１種または２種
を主成分とすることを特徴とする飼料添加用微量元素溶出ガラス。
請求項１記載の成分に、さらに
Ｆｅ₂Ｏ₃：３０重量％以下、
Ｐ₂Ｏ₅ ：３０重量％以下、
Ｂ₂Ｏ₃ ：３０重量％以下
の何れか１種または２種以上を含有することを特徴とする飼料添加用微量元素溶出ガラス。
ガラスが平均直径で５０００μｍ以下の粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載の飼料添加用微量元素溶出ガラス。
ガラスが平均直径で２０００μｍ以下の粒子からなることを特徴とする請求項３記載の飼料添加用微量元素溶出ガラス。