JP3885084B2

JP3885084B2 - 速成発酵飼料とその製造方法並びに用途

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Publication number: JP3885084B2
Application number: JP2005126160A
Authority: JP
Inventors: 敏入谷; 芳範佐藤; 博人茶圓; 俊雄三宅
Original assignee: Hayashibara Seibutsu Kagaku Kenkyujo KK
Current assignee: Hayashibara Seibutsu Kagaku Kenkyujo KK
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2016-06-19
Also published as: JP2005218458A

Description

本発明は、速成発酵飼料とその製造方法並びに用途に関し、更に詳細には、アルカリ処理農産廃棄物に植物性濃厚飼料材料を含有せしめ、そのｐＨを１０未満に低下させるとともに乳酸菌を接種して乳酸発酵させ得られる速成発酵飼料及びその製造方法並びに用途に関する。

セルロース、ヘミセルロースに富んだ農産廃棄物、例えば、バガス、ケイントップ、とうもろこし穂軸、とうもろこし幹、こうりゃん幹、もみ殻、稲わら、小麦わら、大麦わら、落花生殻、樹皮、木片、竹、笹などは、一部燃料などに利用されているものの、他に有効な用途も見いだせず、毎年、世界中で数億トン以上も排出されて、その処理に困っているのが現状である。

一方、草を餌にする家畜、すなわち、牛、羊などの反すう動物は、人、豚、家禽などの単胃動物とは違って、元来、植物由来のセルロース、ヘミセルロースなどを摂取し、エネルギーに変換することができるのであり、これら反すう動物にとっては、生理的にもそれが粗飼料として要求されている。

近年、牛肉、乳製品を中心とする畜産品の消費が拡大し、集約的牧畜業が著しく発展してきた。その結果、牛を限られた面積で飼育、換言すれば、狭い畜舎での多頭飼育が行われるようになり、これをまかなうだけの草の供給が困難になってきた。そこで草に代わるセルロース、ヘミセルロースを主成分とする粗飼料の需要が急激に高まってきた。

農産廃棄物を粗飼料に利用しようとする試みは、古くから行われてきた。しかしながら、通常、これら農産廃棄物には、セルロース、ヘミセルロースに加えて相当量のリグニンが含まれ、このリグニンとセルロースなどの繊維質とが強固に結合し、反すう動物と言えども、農産廃棄物そのままでは、消化率が低く、また嗜好性も劣り、飼料価値の極めて低いものである。

そこで、農産廃棄物の飼料価値を向上するために、リグニンを分解して組織を柔軟化し、消化率を向上させる多くの試みが提案されている。バガスを例にしてみると、まず、バガスをアルカリ処理し、次いで発酵させようとするものである。アルカリ処理については、非特許文献１に記載されているように、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ剤の使用が知られており、アルカリ処理バガスの発酵については、例えば、非特許文献２に記載されているように、水酸化ナトリウムを使用したアルカリ処理バガスをサイレージ化する方法が知られている。

しかしながら、従来、提案されているこれらの方法を詳細に検討したところ、水酸化ナトリウムを用いるアルカリ処理の場合には、アルカリ処理バガスのｐＨ低下、すなわち、乳酸菌増殖可能ｐＨ域までのｐＨ低下が極めて緩慢で長時間を要し、それを発酵バガス飼料に仕上げる期間に至っては、２５乃至９０日もの長期間を要することが判明した。また、これを避けるために急いでｐＨを低下させるには、アルカリ処理バガスを酸性溶液で中和処理する必要があった。加えて、水酸化ナトリウムを用いる場合には、強アルカリ性で比較的少量の使用で高ｐＨが確保でき、リグニンをよく分解し、バガス組織を柔軟化できるものの、粗飼料として大切にしたいセルロース、ヘミセルロースまでも分解、損失しやすいなど多くの欠点をかかえていることが判明した。

また、水酸化カルシウムや炭酸ナトリウムを使用する場合には、アルカリ強度が比較的低いので、アルカリ剤の使用量がバガス固形物当たり約１２乃至３０ｗ／ｗ％（以下、本明細書では、特にことわらない限り、ｗ／ｗ％を％と略記する。）にも昇り、コストがかさむばかりでなく、反すう動物にとっては、過剰のアルカリ剤を摂取することになるから大量の水を欲しがり、多量の尿を排出しなければならず、生理的負担の大きい致命的欠点のあることも判明した。

他方、蛋白質、澱粉質などに富む濃厚飼料材料、とりわけ、米糠、脱脂大豆、圧扁とうもろこしなどの植物性濃厚飼料材料においては、多量のフィチンを含有していることが知られており、このフィチンの共存は、それ自体が持っているリンの利用、吸収が低いのみならず、必須ミネラル、例えばカルシウム、鉄、銅、亜鉛、コバルトなどの吸収を阻害し飼料価値を低減していることも知られている。このフィチンを加水分解して、リンの利用率を向上させ、必須ミネラルの吸収を促進させた高品質の飼料の確立が望まれている。

『バイオテクノロジー・アンド・バイオエンジニアリング（ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）』、第２６巻、第４２６乃至４３３頁（１９８４年）『アニマル・フィード・サイエンス・アンド・テクノロジー（ＡｎｉｍａｌＦｅｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）』、第９巻、第１乃至１７頁（１９８３年）

本発明は、前記欠点を解消した農産廃棄物及び植物性濃厚飼料材料を用いる高品質の速成発酵飼料とその用途を提供するものであり、また、その需要量が莫大であるだけに、大量生産方法に好適な、安価で、短期間に容易に製品化できる製造方法を提供しようとするものである。

本発明者等は、前記課題を解決するために、まず、アルカリ処理農産廃棄物を含有する比較的高ｐＨ、高濃度塩類培地でも生育しうる乳酸菌に着目し、鋭意研究してきた。その結果、アルカリ処理農産廃棄物に植物性濃厚飼料材料を含有せしめてそのｐＨを１０未満に低下させるとともに乳酸菌を接種して乳酸発酵させることにより、アルカリ処理農産廃棄物から容易に短期間に、高品質の発酵飼料を製造しうることを見いだし、本発明を完成した。

すなわち、アルカリ処理農産廃棄物を発酵させるに際し、植物性濃厚飼料材料を含有せしめてそのｐＨを１０未満に低下させるとともに、ｐＨ９．５以上又は塩化ナトリウム濃度６．５％の培地で増殖能を有する乳酸菌、望ましくは、エンテロコッカス属に属する乳酸菌を接種する発酵方法を採用する本発明は、次に述べるような特長を有している。

（１）アルカリ処理農産廃棄物に植物性濃厚飼料材料を含有させてそのｐＨを１０未満、望ましくは９．７未満に積極的に低下させるので、ｐＨ９．５以上の高ｐＨ域での増殖能を有している乳酸菌を早期に接種し、良好な乳酸発酵を行うことができる。
（２）乳酸菌が塩化ナトリウム６．５％の高濃度塩類溶液での増殖能を有しているので、アルカリ処理農産廃棄物を製造する際のアルカリ剤は、比較的低濃度で目的を達する水酸化ナトリウムに限定されることなく、比較的高濃度を必要とする水酸化カルシウム、炭酸ナトリウムなどを用いることも、更には、後に説明する酸化カルシウム又は酸化カルシウムとともに水酸化ナトリウムを用いることも随意である。
（３）植物性濃厚飼料材料は、それに含まれるフィチンがよく分解されてリンの供給源となるばかりでなく、飼料中のカルシウム、鉄、銅、亜鉛、コバルトなどの必須ミネラルの吸収を促進する。
（４）発酵が容易で、製造期間も短く、比較的安価に製造できるので、アルカリ処理農産廃棄物からの速成発酵飼料の大量生産方法に適している。

また、農産廃棄物をアルカリ処理するに際し、アルカリ剤として酸化カルシウム又は酸化カルシウムとともに水酸化ナトリウムを用いることは、アルカリ処理農産廃棄物やそれを用いる速成発酵飼料の製造に好適であることを見いだし、本発明を完成した。すなわち、アルカリ剤として、酸化カルシウム又は酸化カルシウムとともに水酸化ナトリウムの採用は、次に述べるような多くの特長を有していることが判明した。

（１）農産廃棄物中の有効成分であるセルロース、ヘミセルロースをほとんど損失することなく、組織を柔軟化したアルカリ処理農産廃棄物が製造できる。
（２）酸化カルシウムが活性なアルカリ剤であり、さらには、吸水して発熱し、アルカリ反応を促進するためか、アルカリ剤の使用量を比較的少なくすることができるとともに、短時間でアルカリ処理の目的が達成できる。
（３）アルカリ処理農産廃棄物のｐＨ低下が比較的早いのに加えて、植物性濃厚飼料材料を含有せしめてｐＨを積極的に低下させることができることから、早期に乳酸菌を接種することができる。
（４）操作が容易で、製造期間も短く、比較的安価に製造できるので、アルカリ処理農産廃棄物及びそれを用いる速成発酵飼料の大量生産方法に適している。
（５）農産廃棄物に対するアルカリ剤の使用量が比較的少なく、反すう動物にとっては、アルカリ剤、とりわけナトリウム剤の過剰摂取を懸念することがないばかりか、むしろ、必須ミネラルであるカルシウムを適量強化することとなり、栄養的に好都合である。
（６）得られる速成発酵飼料は、高品質で消化性、嗜好性に優れている。

上記したことから明らかなように、本発明によって、アルカリ処理農産廃棄物に植物性濃厚飼料材料を含有させ、そのｐＨを１０未満、望ましくはｐＨ９．７未満に低下させるとともに乳酸菌を接種し乳酸発酵させて、消化性が良く、嗜好性の高い高品質の速成発酵飼料が、容易に製造し得ることとなった。

本発明に利用するアルカリ処理農産廃棄物は、通常、次のようにして調製される。農産廃棄物は、農場又は加工工場において排出される水分約４０乃至９０％程度のものをそのまま用いればよく、必要ならば、それを乾燥し保存したものを用いてもよい。アルカリ処理に必要な湿潤条件としては、共存する水分量を、農産廃棄物とアルカリ剤とが混合して互いになじむだけの量を下限とし、アルカリ処理農産廃棄物からアルカリ性溶液が流出しないまでの量を上限とするのが望ましい。具体的には、約４０乃至９０％、望ましくは、約４５乃至８０％の範囲が好適である。

アルカリ剤として、酸化カルシウムを使用する場合には、活性度の高い、換言すれば、できるだけ吸湿していない新鮮なものが望ましく、その形状は、粒状、粉末状など適宜選択できる。酸化カルシウムの使用量は、農産廃棄物に対して、固形物当たり５％を越えない範囲、望ましくは、２乃至４％の範囲が好適である。酸化カルシウムとともに用いる水酸化ナトリウムの使用量は、共に使用する酸化カルシウム量を越えない範囲、望ましくは、３％未満の量が好適である。

農産廃棄物に湿潤条件下でアルカリ剤を含有させる方法は、農産廃棄物に所定量の水分が存在し、アルカリ剤が混合できる方法であればよく、例えば、予め、農産廃棄物に水を混合し、次いで、これにアルカリ剤を混合することも、また、この逆の順序で行うことも随意である。これらの順序は、環境温度下で行えばよく、通常、約１０乃至３５℃の範囲である。

このようにして、農産廃棄物に湿潤条件下でアルカリ剤を含有させたものの始発ｐＨは、通常、ｐＨ約１０．３以上、望ましくは、ｐＨ約１０．５乃至１２であり、そのまま、環境温度下に放置するだけで、容易にアルカリ処理の目的を達成したアルカリ処理農産廃棄物を採取することができる。

このように、アルカリ剤として酸化カルシウムを利用して得られるアルカリ処理農産廃棄物は、実質的にセルロース、ヘミセルロースの損失もなく、組織をよく柔軟化しており、とりわけ、酸化カルシウムと水酸化ナトリウムとを併用するものにおいては、酸化カルシウム単独使用のものと比較して、リグニンをよく分解し、組織を更に柔軟化するにもかかわらず、有効成分のセルロース、ヘミセルロースの損失も少なく、速成発酵飼料のための原料として好適である。

本発明の速成発酵飼料を製造するためのアルカリ処理農産廃棄物は、それに濃厚飼料材料を含有させてそのｐＨを１０未満、望ましくは、ｐＨ９．７未満に積極的に低下させることができるので、アルカリ剤としては、以上述べた酸化カルシウムを用いる場合だけでなく、比較的ｐＨ低下の起こりにくい公知のアルカリ剤、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム及び炭酸ナトリウムなどの１種又は２種以上を用いたものであってもよい。

本発明のアルカリ処理農産廃棄物から速成発酵飼料を製造するには、ｐＨ１０以上、望ましくは、ｐＨ１０．５乃至１２のアルカリ処理農産廃棄物に植物性濃厚飼料材料を含有させて、そのｐＨを１０未満、望ましくは９．７未満に積極的に低下させるとともに乳酸菌を接種して乳酸発酵させて目的を達成することができる。この際、アルカリ処理した農産廃棄物に対して、予め植物性濃厚飼料材料を含有させてそのｐＨに低下させ、次いで乳酸菌を接種して乳酸発酵させることも、また、アルカリ処理した農産廃棄物に対して、予め植物性濃厚飼料材料と乳酸菌とを混合した配合物を含有せしめてそのｐＨを低下させるとともに乳酸発酵を開始することも随意である。

本発明に使用する乳酸菌は、アルカリ処理農産廃棄物とともに植物性濃厚飼料材料を含有させたｐＨ７を越えるアルカリ性培地においてもよく乳酸発酵しうるものが適しており、望ましくは、ｐＨ９．５以上の高ｐＨ培地においても乳酸発酵能を有するものが好適であり、更に好ましくは、エンテロコッカス属に属する乳酸菌が好適である。とりわけ、本発明において、新たに分離したエンテロコッカス属に属する乳酸菌、エンテロコッカス・ファエシウムＨＬ−５（ＦＥＲＭＢＰ−４５０４）は、ｐＨ９．５以上の高アルカリ性においても、又は塩化ナトリウム６．５％の高濃度塩類溶液においても増殖し、乳酸を産生して、アルカリ処理農産廃棄物と植物性濃厚飼料材料との混合物のｐＨを低下させる能力を有し、嗜好性の高い発酵飼料が短期間に製造できるので、また、フィターゼ活性を有し、植物性濃厚飼料材料に含まれるフィチンをよく分解して、高品質の速成発酵飼料が製造できるので好都合である。

すなわち、本発明は、アルカリ処理農産廃棄物に植物性濃厚飼料材料を含有せしめ、そのｐＨを１０未満、望ましくは、乳酸菌が活発に生育しうるｐＨ９．７未満、更に望ましくは、ｐＨ７を越えｐＨ９．７未満に積極的に低下させることより、乳酸菌を接種するまでの期間を短縮するとともに接種後の乳酸発酵を容易にし、発酵飼料の製造期間を約２乃至４日間に短縮できる特長を有している。前述のｐＨ低下の比較的早い酸化カルシウムを用いるアルカリ処理農産廃棄物に接種すれば、更に、発酵飼料の製造期間を短縮できるので極めて有利である。

次に、本発明者等が、新たにとうもろこしサイレージから分離したエンテロコッカス属に属する微生物ＨＬ−５の同定試験結果を示す。なお、同定試験は、『微生物の分類と同定』（長谷川武治編、学会出版センター、１９８５年）に準じて行った。

〈Ａ細胞形態〉
（１）ＭＲＳ寒天培養、３７℃
通常０．９乃至１．２μｍの球菌。二連及び短連鎖を形成。
運動性なし。無胞子。グラム陽性。
（２）ＰＧ寒天培養、３７℃
通常０．９乃至１．２μｍの球菌。二連及び短連鎖を形成。
運動性なし。無胞子。グラム陽性。

〈Ｂ培養的性質〉
（１）ＭＲＳ寒天平板培養、３７℃
形状：円形、大きさは３日間で１乃至２ｍｍ。
周縁：全縁
隆起：半レンズ状
光沢：湿光
表面：平滑
色調：半透明、白色
（２）ＭＲＳゼラチン穿刺培養、３７℃
液化しない。
（３）リトマスミルク、３７℃
酸凝固

〈Ｃ生理学的性質〉
（１）カタラーゼ：陰性
（２）オキシダーゼ：陰性
（３）ゼラチンの液化：陰性
（４）カゼインの分解：陰性
（５）アルギニンの分解：陽性
（６）４０％胆汁に対する耐性：陽性
（７）溶血性：陰性
（８）馬尿酸の分解：陽性
（９）エスクリンの分解：陽性
（１０）１０℃乃至４５℃での生育：陽性
（１１）ｐＨ９．６での生育：陽性
（１２）６．５％ＮａＣｌでの生育：陽性
（１３）酸素に対する態度：通性嫌気性
（１４）糖からの酸の生成
アミグタリン陽性
アラビノース陽性
セロビオース陽性
エスクリン陽性
フラクトース陽性
ガラクトース陽性
グルコース陽性
グルコン酸陽性
ラクトース陽性
マルトース陽性
マンニトール陽性
マンノース陽性
メレチトース陰性
メリビオース陽性
ラフィノース陽性
ラムノース陽性
リボース陽性
サリシン陽性
ソルビトール陰性
スクロース陽性
トレハロース陽性
キシロース陰性
アルブチン陽性
ソルボース陰性
（１５）細胞壁の主要ジアミノ酸：リジン
（１６）Ｇ＋Ｃ含量：３８．６％

以上の菌学的性質をもとにして、『バージーズ・マニュアル・オブ・システマティック・バクテリオロジー（Ｂｅｒｇｅｙ´ｓＭａｎｕａｌｏｆＳｙｓｔｅｍａｔｉｃＢａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ）』、第２巻（１９８６年）を参考にして、公知の菌株との異同を検討した。その結果、上記のすべての菌学的性質のうち、本菌は、ソルボースからの酸の生成が陰性である性質を有している点だけが違い、その他のすべての性質がエンテロコッカス・ファエシウム（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓｆａｅｃｉｕｍ）のそれとよく一致した。

これらの結果より、本発明者等は、本菌を新規微生物エンテロコッカス・ファエシウムＨＬ−５と命名し、平成５年１２月１７日付けで、茨城県つくば市東１丁目１番３号にある、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所、特許微生物寄託センターに寄託し、受託番号ＦＥＲＭＢＰ−４５０４として受託された。本発明では、上記菌株のみならず、エンテロコッカス属に属し、アルカリ処理農産廃棄物を含有するｐＨ９．５以上のアルカリ性、又は塩化ナトリウム濃度６．５％の培地で増殖能を有する他の菌株、更には変異株なども有利に用いることができる。本発明に用いるエンテロコッカス属に属する他の菌株としては、例えば、エンテロコッカス・カッセリフラブス（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓｃａｓｓｅｌｉｆｌａｖｕｓ）ＩＦＯ３５３１、エンテロコッカス・ズランス（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓｄｕｒａｎｓ）ＩＦＯ１３１３１、エンテロコッカス・フェカリス（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓｆａｅｃａｌｉｓ）ＩＦＯ３７９１、エンテロコッカス・ファエシウム（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓｆａｅｃｉｕｍ）ＩＦＯ３５３５、エンテロコッカス・ヒラエ（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓｈｉｒａｅ）ＩＦＯ３１８１Ｔなどがある。

これらのエンテロコッカス属に属する乳酸菌は、本発明で分離したエンテロコッカス・ファエシウムＨＬ−５と同様に、アルカリ処理農産廃棄物のｐＨが低下する比較的早い段階、換言すれば、ｐＨ９以上、望ましくは、ｐＨ９．５以上の段階でもよく増殖することが判明し、接種時期を早めることができるので、発酵処理期間の短縮に好都合である。

また、エンテロコッカス属に属する乳酸菌とともにｐＨ８付近より低いｐＨで高い増殖能を有するラクトバシラス属、ペディオコッカス属及びストレプトコッカス属などに属する乳酸菌から選ばれる１種又は２種以上の併用は、嗜好性の高い高品質の速成発酵飼料を製造するのにきわめて優れた方法である。

ラクトバシラス属に属する菌株としては、例えば、ラクトバシラス・ラムノサス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｒｈａｍｎｏｓｕｓ）ＩＦＯ３５３２、ラクトバシラス・プランタラム（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｐｌａｎｔａｒｕｍ）ＩＦＯ３０７０、ラクトバシラス・サケ（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｓａｋｅ）ＩＦＯ３５４１、ラクトバシラス・アシドフィラス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓａｃｉｄｏｐｈｉｌｕｓ）ＩＦＯ１３９５２、ラクトバシラス・ヘルベティカス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｈｅｌｖｅｔｉｃｕｓ）ＩＦＯ３８０９、ラクトバシラス・ブレビス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｂｒｅｖｉｓ）ＩＦＯ３３４５などがあり、この１種又は２種以上の使用は、農産廃棄物を用いる速成発酵飼料の嗜好性を高めるのに好都合である。

また、ペディオコッカス属及びストレプトコッカス属に属する細菌、例えば、ペディオコッカス・アシディラクティシ（Ｐｅｄｉｏｃｏｃｃｕｓａｃｉｄｉｌａｃｔｉｃｉ）ＩＦＯ３０７６、ストレプトコッカス・ボビス（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓｂｏｖｉｓ）ＩＦＯ１２０５７などを用いることも有利に実施できる。

アルカリ処理農産廃棄物の発酵処理は、アルカリ処理農産廃棄物に植物性濃厚飼料材料を含有させるとともに乳酸菌を接種して乳酸発酵できればよく、通常、アルカリ処理農産廃棄物に植物性濃厚飼料材料と、必要に応じて、適量の水とを配合し、これに乳酸菌の種培養物を接種し、環境温度下で、望ましくは約１５乃至５０℃の範囲で、例えば、プラスチックシートをカバーするか、フレキシブルバッグに詰めるか、ラッピングするかなどして、嫌気下で、通常、約２乃至４日間発酵させて目的を達成することができる。

本発明に用いる植物性濃厚飼料材料は、蛋白質とともにフィチンを含有しているものがｐＨ調節作用が強く好適であり、ｐＨ１０以上のアルカリ処理農産廃棄物のｐＨ低下剤として有利に利用できる。その例としては、圧扁穀類、引き割り穀類、小麦麩、末粉などの穀物破砕物、米糠、大麦糠、きび糠などの糠類、脱脂大豆、おから、コーングルテンミール、コーンジャーム粕、菜種粕、ゴマ粕、落花生粕、綿実粕、ひまわり粕などの粕類などが好適である。本発明の速成発酵飼料を製造するに際して、アルカリ処理農産廃棄物及び植物性濃厚飼料材料に加えて、必要に応じて、他の栄養源、例えば、脱脂粉乳、ミルクカゼイン、ホエーなどの乳加工業副産物、フィシュミール、血粉、フェザーミールなどの動物性濃厚飼料材料、糖蜜、砂糖、ぶどう糖、麦芽糖、乳糖などの糖質、骨粉、カルシウム塩、マグネシウム塩、ナトリウム塩、リン酸塩、鉄塩、銅塩、亜鉛塩、コバルト塩などのミネラル、水溶性ビタミン、脂溶性ビタミンなどのビタミン類などを併用することも随意である。

本発明において、穀類破砕物、糠類及び粕類などフィチンを多量に含有する植物性濃厚飼料材料を用いて得られる速成発酵飼料は、ミネラル吸収を阻害するフィチンがよく分解され吸収、利用し易いリンの供給源となるばかりでなく、飼料中のカルシウム、鉄、銅、亜鉛、コバルトなどの必須ミネラルの吸収が良好になることから、単胃動物用飼料としても、また、反すう動物用飼料としても有利に利用できる。

また、本発明において、植物性濃厚飼料材料の使用割合は、アルカリ処理農産廃棄物を乳酸菌が生育しうるｐＨ１０未満、望ましくはｐＨ７を越えｐＨ９．７未満に下げるに足るだけの量を必要とし、通常、アルカリ処理農産廃棄物に対して、固形物当たり２０％以上、望ましくは４０％以上が好適である。また、乳酸発酵時の湿潤条件としては、乳酸菌が乳酸発酵しうる水分を下限とし、かつ、得られる速成発酵飼料から栄養物含有溶液が流出しないまでの水分量を混合すればよく、一般的には約４０乃至９０％、望ましくは、約４５乃至８０％、保存性を重視するなら約４５乃至６０％が好適である。また、速成発酵飼料の使用目的が、例えば、単に粗飼料としてだけであるのか、又は、バランスよく栄養源を含有させた完全飼料であるかによって、発酵時の栄養源の種類と量を適宜変更することができる。得られた速成発酵飼料は、栄養源の使用状況によっても変わってくるが、多くの場合、乳酸酸性で保存性も高く、嗜好性も高い。必要ならば、その保存性を更に高めるために、通風乾燥、加熱乾燥して水分を４０％未満、望ましくは、３０％未満に低減させて、保存し利用することも有利に実施できる。

このようにして得られた本発明の速成発酵飼料は、消化性も良く、嗜好性の高い高品質の飼料である。この速成発酵飼料は、主として反すう動物用飼料として用いられるが、必要に応じて、豚、家禽などの単胃動物用飼料として、とりわけ、整腸作用、感染予防作用、糞の悪臭予防などを発揮する飼料としても用いることができる。牛の場合、速成発酵飼料の種類、牛の成長段階によっても異なるが、通常、本速成発酵飼料を、１日、１頭当たり、約４乃至２０ｋｇ又はそれ以上摂取し、１日当たりの体重増加量は、約２ｋｇ以上、好適時には、約２．５ｋｇ以上にも達する。

目的動物の種類、成長段階の違いなどによって、本速成発酵飼料に、更に他の栄養源を配合して利用することも有利に実施できる。

以下、アルカリ処理農産廃棄物と植物性濃厚飼料材料によるｐＨ低下について、実験で詳細に説明する。

〈実験１：アルカリ処理に与えるアルカリ剤の影響〉
農産廃棄物の例としてバガスを用いて試験した。バガスに加水して水分７０％とし、これに、アルカリ剤として、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を、バガス固形物当たり、３％、５％又は７％を、酸化カルシウム（ＣａＯ）を、バガス固形物当たり、２％、３％、５％又は７％をできるだけ均一に混合して、室温下で放置し、得られるアルカリ処理バガスのｐＨ変化、成分変化及び柔軟性を調べた。

ｐＨは、混合直後、２４時間目及び４８時間目にサンプリングして測定した。その方法は、アルカリ処理バガス標品１重量部に純水２重量部を加えて混合し、１０分間放置後、濾過し、濾液をｐＨメーターで測定した。成分は、原料バガス、２４時間目及び４８時間目のものについて、それぞれ８点ずつサンプリングし、それらのヘミセルロース、セルロース及びリグニン含量を測定し、平均値を求めた。

測定方法は、『食物繊維』、第３８乃至４６頁（１９８２年）、第一出版株式会社発行に記載されている「３．１ＶａｎＳｏｅｓｔのｄｅｔｅｒｇｅｎｔｆｉｌｔｅｒ法」に準じて測定した。なお、原料バガスの成分の含量は、固形物当たり、ヘミセルロース２８．７％、セルロース５２．６％、リグニン１１．９％であった。

バガスの柔軟性は、薄手のプラスチック製手袋をはめ、アルカリ処理バガスをにぎった際の柔軟性の良否を感触で調べた。結果は、表１にまとめた。

表１において、ヘミセルロース、セルロース及びリグニンの項の数値は、原料バガス中のそれらの含量に対するアルカリ処理後の残存率（％）で示している。

表１の結果から明らかなように、ｐＨ変化についてみると、従来から使用されてきた水酸化ナトリウムは、酸化カルシウムと比較して、ｐＨ低下が緩慢な傾向にある。成分変化については、粗飼料として大切にしたいセルロース及びヘミセルロースが、水酸化ナトリウムを用いることにより、著しく分解、損失することが判明した。

これに対して、酸化カルシウムを用いたものは、セルロース及びヘミセルロースがほとんど損失せず、飼料原料として極めて好都合であることが判明した。バガスの柔軟性については、いずれの試験区もよく柔軟化されていた。

以上の結果から、アルカリ処理農産廃棄物を製造するためのアルカリ剤として、酸化カルシウムが極めて好適であることが判明した。

〈実験２：アルカリ処理に与える酸化カルシウムと水酸化ナトリウムとの併用〉
農産廃棄物の例としてバガスを用いて試験した。実験１の方法に準じて、バガスに加水して水分７０％とし、これに酸化カルシウム（ＣａＯ）をバガス固形物当たり２％又は３％とともに水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）をバガス固形物当たり１％、２％又は４％を混合して、得られるアルカリ処理バガスのｐＨ変化、成分変化及び柔軟性を調べた。結果は、表２に示す。

表２の結果から明らかなように、アルカリ剤として酸化カルシウムと水酸化ナトリウムとの併用は、実験１で行った酸化カルシウム単独使用の場合に似た傾向の長所が発揮されるという意外な事実が判明した。すなわち、いずれの試験区においても、酸化カルシウム単独使用の場合と同様にセルロース及びヘミセルロースの損失が少なく、柔軟性も充分であり、酸化カルシウムと水酸化ナトリウムの併用の好適なことが判明した。

以上の結果から、アルカリ処理農産廃棄物を製造するためのアルカリ剤として、とりわけ、水酸化ナトリウムを酸化カルシウム使用量を越えない範囲で含有させるのが、有効成分のセルロース及びヘミセルロースをよく残存し、しかもリグニンの分解も進んで、柔軟性もよい高品質の飼料用アルカリ処理農産廃棄物が得られるので好適であることが判明した。

〈実験３：アルカリ処理農産廃棄物のｐＨ低下に与える植物性濃厚飼料材料の影響〉
実験２の方法で得た処理時間２４時間目の各アルカリ処理農産廃棄物に対して、各種植物性濃厚飼料材料を混合して、それらの混合割合とｐＨ低下の程度を測定した。すなわち、アルカリ処理農産廃棄物に対して、圧扁大麦、米糠、小麦麩及び脱脂大豆を、固形物当たり、それぞれ１０％、２０％、４０％及び１００％、更にそれぞれに等重量の水を混合した後、実験１の方法にしたがってｐＨを測定した。アルカリ処理農産廃棄物のｐＨとこれに植物性濃厚飼料材料及び水を混合した後のｐＨとの差を求め、更に使用した濃厚飼料材料毎に低下ｐＨの平均値を求めた。結果を表３にまとめた。

表３の結果から明らかなように、アルカリ処理農産廃棄物のｐＨを約１．０低下させる場合、例えばｐＨ１０．６のアルカリ処理農産廃棄物をエンテロコッカス属乳酸菌の生育可能域であるｐＨ９．６付近まで低下させるには、使用する植物性濃厚飼料材料の種類によっても多少異なるが、通常、アルカリ処理農産廃棄物に対して、植物性濃厚飼料材料を、固形物当たり２０％以上、望ましくは４０％以上含有させるのが好適である。

このように、本発明は、そのままでは乳酸菌の生育が困難なｐＨ１０以上のアルカリ処理農産廃棄物に植物性濃厚飼料材料を含有せしめることにより、そのｐＨを低下して乳酸菌生育可能ｐＨ域とし、乳酸菌の接種と発酵を容易にし、発酵飼料の製造期間を大幅に短縮できるのに加えて、得られる発酵飼料の栄養価値を著しく高めることとなり、発酵飼料の製造にとって極めて有利である。

以下、本発明を具体的に説明するために、アルカリ処理農産廃棄物とともに植物性濃厚飼料材料を用いる速成発酵飼料の実施例を若干述べるが、本発明の技術的範囲は、この実施例だけに限定されるものではない。

バガスに加水して水分約７０％とし、これに酸化カルシウム及び水酸化ナトリウムを、バガス固形物当たりそれぞれ４％、１％混合し、一夜放置してｐＨ約１０．５のアルカリ処理バガスを得た。このアルカリ処理バガス１００重量部に、小麦麩１５重量部、末粉１０重量部、脱脂大豆５重量部、尿素０．２重量部、食塩０．２重量部及び水３０重量部を混合してｐＨを９．７未満に低下させ、これにエンテロコッカス・ファエシウムＨＬ−５（ＦＥＲＭＢＰ−４５０４）の種培養物を接種し、これをプラスチックシートでカバーして室温下で２日間発酵させ、速成発酵飼料を得た。

本品は、消化性が良く、嗜好性の高い高品質の飼料であり、反すう動物用飼料として好適である。また、この速成発酵飼料に、他の栄養源を配合して、更に飼料価値を高めたり、豚、家禽などの単胃動物用飼料を製造することも有利に実施できる。

バガスに加水して水分約７０％とし、これに水酸化ナトリウムを、バガス固形物当たり４％混合し、一夜放置してｐＨ約１０．６のアルカリ処理バガスを得た。このアルカリ処理バガス１００重量部に、圧扁とうもろこし２０重量部、小麦麩５重量部、末粉５重量部、尿素０．２重量部及び水３０重量部を混合してｐＨを９．７未満に低下させ、これにエンテロコッカス・ファエシウムＨＬ−５（ＦＥＲＭＢＰ−４５０４）の種培養物を接種し、実施例１と同様に発酵させ、速成発酵飼料を得た。

バガスに加水して水分約６０％とし、これにアルカリ剤として、水酸化カルシウムと水酸化ナトリウムとを、バガス固形物当たりそれぞれ６％、２％混合し、一夜放置して、ｐＨ約１０．７のアルカリ処理バガスを得た。このアルカリ処理バガス１００重量部に、小麦麩２０重量部、脱脂大豆１０重量部、糖蜜１０重量部、リン安０．２重量部及び水５０重量部を混合してｐＨを９．７未満に低下させ、これにエンテロコッカス・カッセリフラブスＩＦＯ３５３１及びラクトバシラス・プランタラムＩＦＯ３０７０の種培養物をそれぞれ接種し、実施例１と同様に発酵させ、速成発酵飼料を得た。

水分約４７％のバガスに、アルカリ剤として酸化カルシウムと水酸化ナトリウムとを、バガス固形物当たりそれぞれ４％、２％混合し、一夜放置して、ｐＨ約１０．６のアルカリ処理バガスを得た。このアルカリ処理バガス１００重量部に、小麦麩１０重量部、脱脂大豆１０重量部、コーングルテンミール５重量部、糖蜜１０重量部、硫安０．２重量部及び水６０重量部を混合してｐＨを９．７未満に低下させ、これにエンテロコッカス・フェカリスＩＦＯ３７９１及びラクトバシラス・ブレビスＩＦＯ３３４５の種培養物をそれぞれ接種し、フレキシブルバッグに充填して、室温下で２日間発酵させて速成発酵飼料を得た。

水分約４５％のバガスに、アルカリ剤として酸化カルシウムと水酸化ナトリウムとを、バガス固形物当たりそれぞれ２．５％ずつ混合し、一夜放置して、ｐＨ約１０．８のアルカリ処理バガスを得た。このアルカリ処理バガス１００重量部に、小麦麩２０重量部、圧扁大麦５重量部、脱脂米糠５重量部、糖蜜１０重量部、ホエー５重量部及び水７０重量部を混合してｐＨを９．７未満に低下させ、これに、エンテロコッカス・ファエシウムＨＬ−５（ＦＥＲＭＢＰ−４５０４）、ラクトバシラス・ラムノサスＩＦＯ３５３２、ラクトバシラス・アシドフィラスＩＦＯ１３９５２の種培養物をそれぞれ接種し、フレキシブルバッグに充填して、室温下で３日間発酵させて、速成発酵飼料を得た。

本品は、消化性が良く、嗜好性の高い高品質の飼料であり、反すう動物用飼料として好適である。また、この速成発酵飼料に、他の栄養源を配合して、さらに飼料価値を高めたり、豚、家禽などの単胃動物用飼料を製造することも有利に実施できる。

実施例４の方法で得た速成発酵飼料を熱風乾燥して、水分約２０％の乾燥速成発酵飼料を製造した。

本品は、消化性が良く、嗜好性の高い高品質の飼料で、その保存性もよく、遠方への移送にも適している。

とうもろこし穂軸に加水して水分約５０％とし、これに酸化カルシウムと水酸化ナトリウムとを、とうもろこし穂軸固形物当たりそれぞれ２．５％ずつ混合し、一夜放置してｐＨ約１０．５のアルカリ処理とうもろこし穂軸を得た。このアルカリ処理とうもろこし穂軸１００重量部に、圧扁大麦２０重量部、菜種粕１５重量部、小麦麩１０重量部、末粉５重量部及び水６６重量部を混合してｐＨを９．７未満に低下させ、これにエンテロコッカス・ファエシウムＨＬ−５（ＦＥＲＭＢＰ−４５０４）及びラクトバシラス・ラムノサスＩＦＯ３５３２の種培養物をそれぞれ接種し、フレキシブルバッグに充填して、室温下で２日間発酵させて速成発酵飼料を得た。

本品は、消化性が良く、嗜好性の高い高品質の飼料であり、反すう動物用飼料として好適であるのみならず、豚、家禽などの単胃動物用飼料としても有利に利用できる。

こうりゃん幹に加水して水分約５０％とし、これに酸化カルシウムと水酸化ナトリウムとを、こうりゃん幹固形物当たりそれぞれ３％、２％混合し、一夜放置してｐＨ約１０．６のアルカリ処理こうりゃん幹を得た。このアルカリ処理こうりゃん幹１００重量部に、小麦麩１５重量部、末粉５重量部、圧扁とうもろこし１０重量、脱脂大豆１０重量部、フェザーミール０．２重量部及び水４５重量部を混合してｐＨを９．７未満に低下させ、これにエンテロコッカス・ファエシウムＨＬ−５（ＦＥＲＭＢＰ−４５０４）の種培養物を接種し、フレキシブルバッグに充填して、室温下で２日間発酵させて速成発酵飼料を得た。

小麦わらに加水して水分約５０％とし、これに酸化カルシウムと水酸化ナトリウムとを、小麦わら固形物当たりそれぞれ５％、１％混合し、一夜放置してｐＨ約１０．８のアルカリ処理小麦わらを得た。このアルカリ処理小麦わら１００重量部に、圧扁こうりゃん１５重量部、小麦麩５重量部、脱脂大豆１０重量部、糖蜜１０重量部、尿素０．２重量部、骨粉０．１重量部及び水４０重量部を混合してｐＨを９．７未満に低下させ、これにエンテロコッカス・ファエシウムＨＬ−５（ＦＥＲＭＢＰ−４５０４）の種培養物を接種し、これをプラスチックシートでカバーして室温下で２日間発酵させて速成発酵飼料を得た。

重量部で３：１のもみ殻と大麦わらとの混合物に加水して水分約５０％とし、これに酸化カルシウムと水酸化ナトリウムとを、混合物固形物当たりそれぞれ４．３％、２．２％混合し、一夜放置して、ｐＨ約１１．０のアルカリ処理物を得た。このアルカリ処理物４０重量部に、圧扁とうもろこし４０重量部、圧扁大麦３０重量部、小麦麩１６重量部、脱脂米糠６重量部、糖蜜１０重量部及び水９０重量部を混合してｐＨを９．７未満に低下させ、これに、エンテロコッカス・ファエシウムＨＬ−５（ＦＥＲＭＢＰ−４５０４）、ラクトバシラス・ラムノサスＩＦＯ３５３２、ラクトバシラス・アシドフィラスＩＦＯ１３９５２の種培養物をそれぞれ接種し、フレキシブルバッグに充填して、室温下で２日間発酵させて、速成発酵飼料を得た。

体重４００乃至５００ｋｇの牛２０頭に、実施例４の方法で得た速成発酵飼料を与えて６０日間飼育した。速成発酵飼料の嗜好性は高く、１日当たりの摂取量は約２０乃至２５ｋｇにもなり、その健康状態、肥育状況は良好で、１日当たりの平均体重増加量は約２．１ｋｇであった。

本発明は、単に、廃棄物処理に困っている農業者、農産物加工業者や、粗飼料不足に悩む牧畜業者を救うにとどまらず、その影響は、飼料分野及び畜産加工分野など極めて広範に及ぶ。更に、これを大きく地球規模からながめたとき、人の食糧と全く競合せず、毎年大量に生産される未利用バイオマスである農産廃棄物から、新たに、人の食糧となる畜肉製品、乳製品を大量に提供することとなり、正に、環境破壊、人口爆発、食糧危機などの難題をかかえている地球の未来を救う新技術の確立と言っても過言ではなく、その影響の大きさは計り知れないものがある。

Claims

農産廃棄物に、当該農産廃棄物固形物当たり２％以上の酸化カルシウムと、当該農産廃棄物固形物当たり１％以上かつ酸化カルシウムの量を超えない量の水酸化ナトリウムを添加して、当該農業廃棄物のｐＨを約１０．５乃至１２に調節する工程、植物性濃厚飼料材料を当該農業廃棄物に添加して、ｐＨを１０未満に調節する工程、ｐＨ９．５以上又は塩化ナトリウム濃度６．５ｗ／ｗ％の培地で増殖能を有する乳酸菌菌種を当該農業廃棄物に含有せしめて発酵させる工程を含むことを特徴とする速成発酵飼料の製造方法。
農産廃棄物が、バガス、ケイントップ、とうもろこし穂軸、とうもろこし幹、こうりゃん幹、もみ殻、麦わら、大麦わら、落花生殻、樹皮、木片、竹又は笹であることを特徴とする請求項１に記載の速成発酵飼料の製造方法。
植物性濃厚飼料材料が、穀類破砕物、糠類及び粕類から選ばれる１種又は２種以上である請求項１又は２に記載の速成発酵飼料の製造方法。
乳酸菌種菌として、エンテロコッカス属に属する乳酸菌を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の速成発酵飼料の製造方法。
エンテロコッカス属に属する乳酸菌が、エンテロコッカス・ファエシウム、エンテロコッカス・カッセリフラブス、エンテロコッカス・ズランス、エンテロコッカス・フェカリス、エンテロコッカス・ファエシウム又はエンテロコッカス・ヒラエであることを特徴とする請求項４に記載の速成発酵飼料の製造方法。
さらに、ラクトバチルス属、ペディオコッカス属又はストレプトコッカス属に属する乳酸菌菌種を含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の速成発酵飼料の製造方法。
農産廃棄物に、酸化カルシウムと、当該酸化カルシウムの量を超えない量の水酸化ナトリウムを添加して、当該農業廃棄物のｐＨを約１０．３以上に調節することを特徴とする農産廃棄物のアルカリ処理方法。