JP3930572B2 - 食品添加物の製造方法、食品添加物及びその使用 - Google Patents
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Description
腸の微生物の均衡は、動物の健康や繁栄、及び生産力に必要な条件の1つである。この均衡を乱すと、下痢及び他の腸の健康に関する問題として現れ、死に到る場合もある。
単胃動物の健康に及ぼす有毒微生物の影響を避けるのに使用される最も一般的な栄養摂取方法は、微生物の成長を抑制する様々な抗生物質及び化学療法物質を、動物を育てるのに用いる飼料に添加する方法である。腸の均衡を保ち、そして抗生物質の使用を避けるために、様々な微生物、酸及び酵母などの添加的生物資材(probiotic products)を含有する飼料を使用することもできる。
腸の病気を防ぐために使用される別の方法は、有毒微生物が腸壁に付着するのを抑制する方法である。この方法を達成するのに使用される方法は、腸壁上のレセプター又は微生物のレセプターに付着する様々なオリゴ糖類を飼料配合物に添加し、そうして有毒微生物が腸壁上に落ち着くのを防ぐ方法である。更に、例えばフルクト−オリゴ糖などのいくつかのオリゴ糖類は動物に有益なビフィド微生物の成育を促進することが確認されている。
抗生物質の使用に関する問題は、抗生物質の使用により抗生物質に対して免疫のある微生物株の発育が促進され、それによって人間の健康に危険を及ぼす、ということである。生物資材に関する問題は、生物資材の効能が変異しやすいと共に一般的に低く、生物資材の使用には非常に費用がかかる、ということである。同様に、純粋なオリゴ糖類を含有する飼料に関する問題は、腸の病気を防ぐという点では、純粋なオリゴ糖類の効能が変異しやすく一般的に低い、ということである。更に、純粋なオリゴ糖類の価格は高い。
本発明の目的は、前述の問題を取り除くことである。
本発明の具体的な目的は、腸の微生物に影響を及ぼし、動物の健康及び/成長を促進する食品添加物の調製手順を開示することである。
本発明の更なる目的は、動物の腸の病気を減少させることができる食品添加物を開示することである。
本発明の更なる目的は、本発明に従って調製された新しい添加物の使用と、このような添加物を含有する調製物を開示することである。
本発明に特有の特徴に関しては、請求の範囲を参照する。
本発明の食品添加物の調製手順において、オリゴ糖類及び/又は多糖類を含有する原料を、その細胞構造を開いて遊離オリゴ糖類及び/又は多糖類の量、及び/又は細胞構造の表面上のオリゴ糖類及び/又は多糖類の量を増加させるように、即ち、例えば細胞構造を分解するように処理し、オリゴ糖類及び/又は多糖類を遊離させて腸の病気を防ぐのに使用する。この処理は、前記成分の遊離に使用することもできる。
また、本発明は本発明の方法によって調製される生成物、その使用、及び請求の範囲に従った添加物を含有する調製物を開示している。
オリゴ糖類及び/又は多糖類を含有する植物、動物、及び/又は微生物産物由来の原料において、オリゴ糖類及び/又は多糖類は原料の細胞壁及び他の不溶性構造にしっかりと結合されている。本発明に関連して行った調査により、このような原料を飼料に直接添加してもオリゴ糖類の有益な効果は全く生じないことが明らかになった。何故ならば、動物(及び人間)の消化系は一般に、例えば酵母細胞の細胞壁を分解し、所望のオリゴ糖類及び/又は多糖類を遊離させることができないからである。遊離オリゴ糖類及び/又は多糖類の量、及び/又は細胞構造の表面上のオリゴ糖類及び/又は多糖類の量を増加させるように、即ち原料の細胞構造を分解するように原料を処理することにより、飼料と共に動物に与えられると動物の腸の病気を大幅に減少させる生成物が得られることを、この調査において更に確証した。
腸の病気を防ぐ際の、得られた生成物の作用のメカニズムは行われた調査では完全に明らかになっておらず、従ってこのメカニズムは様々な仮定に基づいている。1つのモデルによると、飼料に関連する本発明の方法によって得られた生成物を使用すると微生物の腸への付着が抑制される。即ち、原料の細胞構造の分解に伴って遊離したオリゴ糖類及び/又は多糖類、及び/又は他の物質は、腸内のE.coliなどの有毒微生物に対するレセプターの類似体として作用し、微生物が腸壁に付着する能力を抑制すると仮定される。
別のモデルによると、原料の細胞構造の分解によって得られた生成物は、小腸及び大腸の双方における有毒微生物の成育に影響を及ぼす。即ち、乳酸菌及びビフィド細菌などの有益な腸内微生物は、栄養摂取のためにオリゴ糖類及び/又は多糖類を利用できるのに対し、E.coli及びサルモネラなどの有毒微生物はこれらを利用することができない。このことは、有毒微生物を犠牲にして有益な微生物の成長を助けるのに都合がよい。
第3のモデルによると、原料の加水分解処理によって得られた分解生成物は、動物の免疫反応に影響を及ぼすと仮定される。即ち、いくつかの原料成分、例えば酵母におけるリンを含有する糖構造は、動物の免疫反応を向上させ、従って腸の病気を抑制することができると仮定される。
更に、原料の加水分解処理によって形成された成分は、毒素の吸着に影響を及ぼすことができる。即ち、成分は微生物の毒素に結合してこれを中和し、従って腸の病気を抑制することができる。前述の作用の仮定メカニズムを組み合わせて作用させ、動物の腸の病気を抑制することもできる。
本発明の手順に使用する原料は、オリゴ糖類及び/又は多糖類を好ましくは多量に含有する植物、動物及び/又は微生物産物に由来したあらゆる細胞性の原料が可能である。原料は、例えばリグニンベースの植物又は木材のような植物ベースの生成物でもよいし、これらから得られ、オリゴ糖類及び/又は多糖類を含有する原料でもよいし、あるいは、例えば化学パルプ産業の木材、最終製品、中間生成物又は二次生成物でもよい。更に、原料は、ビートの切片などのような、多量のオリゴ糖類及び/又は多糖類を含有する砂糖産業の製品又は副産物でもよい。特に有用な原料としては様々な酵母菌類、特にSaccharomyces cerevisiae、Kluyveromyces sp又はCandida utilisなどのベーキング酵母、醸造酵母及び/又は飼料酵母、及び製造可能な他の酵母菌類がある。
使用する原料において、オリゴ糖類及び/又は多糖類は原料の細胞構造に結合されている。酸及び/又はアルカリを用いた加水分解で、及び/又は酵素で原料の細胞構造を分解することにより、オリゴ糖類及び多糖類を原料から遊離させることができる。加水分解に使用可能な酸は、例えば、塩酸、硫酸、燐酸、硝酸などの通常の鉱酸、及びギ酸、プロピオン酸などの強有機酸である。酸加水分解に使用するpHの範囲は4未満とし、例えば2にすることができる。アルカリ加水分解において使用するアルカリは、例えば水酸化ナトリウム、苛性カリなどの通常のアルカリ性水酸化物、水酸化アンモニウム、又はオリゴ糖類及び/又は多糖類を遊離させる他のアルカリとすることができる。
酵素的加水分解に使用可能な酵素の中には、例えばセルラーゼ、酸性又はアルカリ性プロテアーゼなどの様々なセルロースを加水分解しうる酵素及びタンパク質加水分解酵素があり、使用する原料の特性に応じて選択することができる。酵母、例えばTorula酵母の加水分解では、Trametes sanguineaの派生株(derivative)の培養液を使用することができる。更に、他の添加酵素、プロテアーゼ、リボヌクレアーゼ及びデアミナーゼを加水分解に使用することができる。酸素の処理も、いくつかの酵素の組み合わせを用いて同時に又は連続して実施することができる。例えば、プロテアーゼ処理、又はプロテアーゼ処理の後にリボヌクレアーゼ処理及びデアミナーゼ処理を行うことができる。この処理において、プロテアーゼはRNAを分解し、アミノ酸が遊離するとリボヌクレアーゼはRNAを種々のヌクレオチドに分解し、デアミナーゼはアデノシンモノヌクレオチドをイノシンモノヌクレオチドに転化させる。プロテアーゼ処理は、あらゆる既知のプロテアーゼを用いて実施することができる。この手順は一般に、下記に参照する明細書において言及される酵素及び/又は細胞構造を分解する所望の効果を有する他の既知の酵素を、本明細書で後述するように一緒に及び/又は例えば本明細書の下記参照において言及されるように別個に用いて実施することができる。
加水分解の程度は、例えば50%程、例えば60〜20重量%程、好ましくは55〜25重量%程の大きさである。ベーキング酵母を原料として使用する場合、酵母抽出物は、乾燥物の例えば約46重量%を構成しうる。これに対応して、醸造酵母を使用する場合、抽出物の割合は一般的により低く、例えば約28重量%の大きさである。
加水分解によって得られた可溶画分及び不溶画分は共に、一定量の所望のオリゴ糖類及び/又は多糖類を含有する。一方では、可溶画分は一般に、例えば飼料又は食料品の製造に使用することができる。他方では、可溶画分を除去して他の目的に使用することもできる。
酵母の加水分解による分解は、下記の特許明細書及び特許出願に記載されている:US 3 914 450号、US 3 443 969号、US 5 288 509号、EP 299 078号、JP 57-219695号及びPCT/FI/00326号。これらの及び他の従来技術の方法を本発明と関連して使用することができ、使用可能な画分は特に、オリゴ糖類及び/又は多糖類を含有する画分、又はそういうものとして得られる分別されていない生成物である。従って、PCT/FI/00326の明細書は、例えば醸造酵母及びベーキング酵母からのヌクレオチド、ペプチド及びアミノ酸などのフレーバーの回収を記載しているが、本発明では、回収されるのは主に他の成分であり、所望であれば、例えば参照される明細書に記載のようにフレーバーを分離することができる。他方では、フレーバーの分離を省略することができる。即ち、フレーバーの一部又は全てを本発明に従って調製した生成物に含むことができる。
加水分解処理の他に、例えば細胞構造を機械的力、水の圧力及び/又は空気の圧力にさらす、及び/又は熱処理にかけることにより、洗浄剤及び/又は原料の細胞構造を分解する処理を用いて原料を処理することも可能である。更に、前述の方法の組み合わせを使用することができ、例えば細胞の分解処理及び/又は熱処理を酵素又は他の加水分解処理と組み合わせることができる。所望であれば、加水分解処理及び/又は細胞の分解処理及び/又は熱処理によって得られた生成物を洗浄剤で処理して洗浄することができる。
所望であれば、例えば処理で得られた糖構造を分画又は濃縮することにより、本発明に従って生成した食品添加物を更に処理することができる。分画又は濃縮などの更なる処理を、それ自体が既知であるあらゆる方法によって実施することができる。得られた分別及び/又は濃縮生成物は、単独で飼料又は食品用に使用したり、それ自体が既知である飼料及び/又は食料品に混合させたりすることができる。
本発明の方法によって調製した生成物を湿らせてもしくは乾燥させて飼料又は食料品に添加し、そして概して所望の通りに処理することができる。
本発明の方法によって調製した食品添加物を、単胃動物、例えば豚、家禽、子牛、狐及びミンクなどの毛皮獣、犬及び猫などのペット、馬、特に子馬などの飼料に使用して病気を防ぐことができる。この食品添加物を、飼料の総量の約0.05〜1.5重量%、好ましくは約0.1〜1重量%の量で、単胃動物用の飼料/食料に使用することができ、これは乾燥物重量で計算され、加水分解の程度に依存する。この百分率は加水分解程度50%に基づいて計算されており、この百分率は加水分解の程度に依存する。この添加物を、飼料/食料と共に又は単独で使用することができる。この添加物は、使用される添加物の量が0.1〜0.6g/kgとなるように使用されるのが好ましく、これは生きている動物の体重1kg当たりの食料品及び/又は飼料の1日の割当量の乾燥重量から計算されている。
また、本発明の食品添加物を人間用の食料に、例えば子供もしくは大人用の食料製品に又は健康促進のために別個に供される調製物として使用し、腸の微生物の均衡をとり、腸の病気を抑制することができる。
本発明の方法によって調製した添加物を、動物用に意図した飼料に添加すると有害な微生物の生育を効果的に抑制し、有益な微生物の生育が促進される。これと同時に、動物の成長、飼料の利用及び製造の全体的な経済性が改善される。更に、動物は飼料をより効果的に利用することができるため、製造によって生じる環境への排出が低減される。更に、本発明の生成物、即ち有機飼料生成物を動物用の飼料に使用することにより、抗生物質を飼料に使用するのを止めることができる。抗生物質に対して免疫のある微生物株が発育する危険性を低減し、これらが人間に対して生じる健康上の危険性も低減する。
以下、添付の図面を参照することによって、実施の形態の実施例の助けにより本発明を詳しく説明する。
図1は、本発明の方法によって酵母から調製した生成物を用いて処理した腸の粘液における細菌の付着を示す。
実施例1
実験室のテストにおいて、本発明の食品添加物をベーキング酵母から調製した(PCT/FI96/00326)。このテストでは、E.coli細菌の豚の腸の粘膜への付着に処理した酵母分画が及ぼす影響を、マイクロ滴定プレートを用いてテストした。このテストは、コンウェイ(Conway, P.L.)のInfection and Immunity、58、3178-3182(1990)に記載されている。プレイネ(preine)の回腸粘膜におけるK88に特異的なレセプターの存在は、年齢に依存する。
本発明の添加物の1%溶液は、coli株によって微生物の付着を70〜90%抑制することを確証した。結果を表1に示す。
実施例2
実験室のテストにおいて、乾燥血液を洗浄酵素で処理することにより、本発明の食品添加物を乾燥血液から調製した。
本発明の添加物は、coli株によって微生物の付着を90〜95%抑制することを確証した。結果を表2に示す。
実施例3
実験室のテストにおいて、本発明の食品添加物を酸加水分解によってビートの切片から調製した。微生物の付着の抑制を実施例1のように決定した。結果を表3に示す。
本発明の添加物は、微生物の付着を92〜96%抑制することを確証した(表3)。
実施例4
本発明の添加物を、水の圧力を伴う熱処理によってカラマツから調製した。微生物の付着の抑制を前述のように決定した。結果を表4に示す。
本発明の添加物は、微生物の付着を96〜98%抑制することを確証した。
実施例5
このテストでは、豚の4つの同等グループに下記の飼料を与えた。
グループ1:基本飼料(基準)
グループ2:基本飼料+アビラマイシン(Avilamysine)40ppm
グループ3:基本飼料+酵母から調製した(乾燥物重量の)0.5重量%の量の本発明の生成物
グループ4:基本飼料+酵母から調製した(乾燥物重量の)1.0重量%の量の本発明の生成物
結果を表5に示す。
分析した飼料の組成は、いずれのグループの計算組成とも異なっていなかった。アビラマイシン及び酵母調製物の0.5重量%の添加は共に、基準グループ(表5のグループ1)と比較して成長及び飼料の消費を効果的に増加させた。酵母調製物及びアビラマイシンは、有効性においてはほぼ同等であった。酵母調製物の1重量%の添加は、子豚の成長に負の影響を及ぼした。これは飼料の消費を明らかに減少させており、このことがより低い結果を生じた原因であろう。飼料/食料品における本発明の生成物の量は1重量%未満、例えば最大0.9重量%であるのが好ましいことが、テストの結果によって示されている。酵母、例えば醸造酵母をタンパク質原料として飼料に使用することは、従来技術において既知である。使用する酵母の量は飼料の2〜10重量%であり、酵母を使用して粉砕大豆などの他のタンパク質原料の代わりとしたが、成長に対して有害な影響を全く及ぼさなかった。
実施例6
ベーキング酵母から得られた本発明の生成物を、成長中の子豚の飼料に一定量添加した。基準グループの飼料にはオラクヴィンドックス(Olaqvindox)化学療法物質50mg/kgを含有させた。酵母グループの飼料には、オラクヴィンドックスの代わりに本発明の酵母分画を0.5%の量で添加した。結果を表6に示す。
酵母分画の添加は、子豚の下痢を明らかに減少させた。平均下痢指数は、酵母グループでは1.5、オラクヴィンドックスグループでは2.5であった。更に、下痢のために、オラクヴィンドックスグループでは100%が分娩の際に抗生物質又は酸化錫で処置されなくてはならなかった。酵母グループでは、それに対する必要性は12.5%であった。
実施例7
ベーキング酵母から得られた本発明の生成物を、成長中の豚の飼料に一定量添加した。前述の実施例と同様に測定を行った。結果を表7に示す。
実施例8
ベーキング酵母から得られた本発明の生成物を成長中の豚の飼料に一定量添加し、子豚の成長及び健康、ならびに飼料の利用に及ぼすその影響を調べた。各テストグループは6×4匹の子豚を含んだ。テストグループを、表8に示すように分けた。
酵母グループの飼料には、添加剤、本発明の方法によって酵母から調製した0.5%の量の酵母分画を加えた。結果を表9に示す。
酵母分画の添加は子豚の成長及び飼料の利用を幾分か向上させた(表9)。酵母の効果は添加剤なしの飼料の場合に特に著しく、酵母分画の添加は添加剤を含む飼料の場合と同じレベルまで豚の成長を増加させた。
実施例9
このテストでは、酵母分画を微生物のテスト用に調製した。使用した原料はベーキング酵母及び醸造酵母であり、これらを酸又は酵素で処理し、又は塩で自己分解させた。
酸加水分解では、強HCl溶液を用いることにより酵母懸濁液のpHを4.0の値に保ち(10時間)、温度を60℃に保った。翌日、pHを2.0の値に下げた(11時間)。最後に、温度を68℃に上昇させた(12時間)。得られた反応混合物を中和し(pH6.2)、遠心分離にかけた(4000rpm、20分)。可溶(上澄)分画及び細胞の残渣から、乾燥物の含量及び付着を実施例1と同様に決定した。表10は、乾燥物の含量値を示している。
酵素的加水分解では、酵母懸濁液に熱処理を施し(95℃で約10分間)、これらの懸濁液をpH5.8、温度65℃の発酵槽に移した。使用したタンパク質加水分解酵素はパパイン(プロモド(Promod)144 L)であった。リボヌクレアーゼによる最後の酵素処理において、RNAのヌクレオチドを分解し、デアミザイム(deamizyme)のGMPをIMPに転化した。これらの反応混合物を遠心分離にかけた(4000rpm、20分)。可溶性分画及び細胞の残渣から、乾燥物の含量及び付着を前述のように決定した。乾燥物の含量値を表10に示す。
自己分解では、0.5%のNaClを添加した温度50℃の発酵槽内で、混合速度100rpm及び反応時間24時間で酵母を自己分解させた。この反応混合物を遠心分離にかけた(4000rpm、20分)。可溶性分画及び細胞残渣から、乾燥物の含量及び付着を前述のように決定した。乾燥物の含量値を表10に示す。
この実施例に使用した醸造酵母を(上の)ベーキング酵母と同じ方法で処理したが、可溶ビール成分の殆どを取り除くために処理の前に遠心分離にかけた(4000rpm、20分)。この後、加水分解及び自己分解を前述のように行った。
酵母抽出物の乾燥物含量(上澄)を考慮する場合、異る処理タイプの比較において、酵素で処理した抽出分画の乾燥物含量が最も高い乾燥物含量値であることがわかる。従って、酵母抽出物中への乾燥物の収率はこの処理において最も高く、そして反対に、細胞分画における乾燥物の収率が最も低いと推定することができる。各加水分解において、ベーキング酵母から生成された抽出物の乾燥物含量は醸造酵母よりも多かった(原料物質の乾燥物含量も、ベーキング酵母の方が醸造酵母よりも0.5%多かった)。自己分解物と酸加水分解された抽出物分画との間には有意な差異はみられなかった。酵母抽出物に対応する細胞分画の乾燥物含量の値は、酵素で処理した分画の乾燥物分布が酵素抽出物の乾燥物含量に関して述べることのできる結論に一致することを確証している。即ち、細胞残渣の乾燥物含量の値は対応する酵素処理において全て最小であった。
抽出されていない少量の可溶乾燥物を細胞残渣が未だに含有するために状況を完全に反映しない抽出物(上澄)から乾燥物の分布を計算すると、酵素処理の乾燥物分布における乾燥物の約46%がベーキング酵母の処理中に酵母抽出物中に存在した。醸造酵母に関してはそれに対応する値は約28%であった。従って、抽出物の収率は全乾燥物の約50%であろう。醸造酵母の収率値は、明らかにこれよりも小さい。
酸加水分解では、ベーキング酵素を用いた抽出物の収率は乾燥物の約44%であり、自己分解では乾燥物の約34%であった。醸造酵母に関しては、対応する数値は約32%(酸)及び約38%(自己分解)であった。
実施例10
実験室においてテストを行い、E.coli K88細菌が豚の小腸の粘膜への付着に対する処理したベーキング酵母分画の抑制能力を検証した。実験手順は実施例1に記載されている。この手順において、マイクロ滴定プレートのウェルを、豚の腸から単離した粘膜で被覆した。放射能標識した細菌を単独で又は検査される物質と共に粘膜上に添加した。細菌をマイクロ滴定ウェルにおいてインキュベートし、付着していない細菌を洗浄除去した。付着した細菌を洗浄剤を用いて分離し、その放射能に基づいて数を計算した。
酵母を酵素及び塩酸で加水分解した。この酵素的加水分解において使用した酵素はパパイン(プロモド(Promod)144 L)で、pH5.8、温度65℃の条件下であった。リボヌクレアーゼによる最後の酵素処理において、RNAのヌクレオチドを分解し、デアミザイム(deamizyme)のGMPをIMPに転化させた。これらの反応混合物を遠心分離にかけた(1400rpm、20分)。乾燥物の約48%が酵母抽出物中に存在した。
pH2、温度68℃の酸加水分解において、この反応混合物を遠心分離にかけたところ(4000rpm、20分)、全抽出物の収率は全乾燥物の約50%であった。
このテストでは、新鮮なベーキング酵母及び処理して噴霧乾燥したベーキング酵母分画を付着阻害物質として使用した。即ち、酵素によって分解された酵母の可溶及び固体分画、ならびに酸によって加水分解された酵母の可溶及び固体分画である。テストにおける反応混合物中の全ての酵母分画及び新鮮な酵母の密度は0.16%であった(乾燥物)。結果を図1に示す。酵母分画なしで添加した細菌に関しては、粘膜への付着は100%の値で表された。
本発明は前述の実施の形態の実施例に制限されず、異なる変形物が請求の範囲によって定められる発明の観念の枠組内で可能である。
Claims (9)
- 胃の不調及び腸の病気の防止、及び/又は成長の促進のために使用される飼料添加物の調製手順であって、酸を用いた加水分解によって酵母原料を処理し、これによって細胞壁構造が開き、遊離オリゴ糖類及び/又は多糖類の量、及び/又は細胞壁の表面上のオリゴ糖類及び/又は多糖類の量が増加し、前記加水分解において得られた生成物を分画せずにそのままで使用する飼料添加物の調製手順。
- 前記原料がベーキング酵母、醸造酵母及び/又は飼料用酵母である、請求の範囲1に記載の手順。
- 前記加水分解において得られた生成物を、乾燥物重量計算で0.05〜1.5重量%の量で飼料に添加する、請求の範囲1または2に記載の手順。
- 前記加水分解において得られた生成物を、乾燥物重量計算で0.1〜1重量%の量で飼料に添加する、請求の範囲3に記載の手順。
- 腸の病気の防止及び/又は成長の促進のための飼料添加物であって、細胞壁構造が開き、遊離オリゴ糖類及び/又は多糖類の量、及び/又は細胞壁の表面上のオリゴ糖類及び/又は多糖類の量が増加するように、酵母原料を酸で加水分解処理することによって調製された飼料添加物であって、前記添加物が、分画されていない前記処理で得られた生成物を含む飼料添加物。
- 胃の不調及び/又は腸の病気の防止、及び/又は成長の促進のために動物用の飼料に使用する、請求の範囲5に記載の飼料添加物。
- 使用する添加物の量が飼料の0.05〜1.5重量%である、胃の不調及び/又は腸の病気の防止、及び/又は成長の促進のための動物用の飼料を調製するための請求の範囲6に記載の添加物の使用。
- 腸の病気の防止、及び/又は成長の促進のために設計し、育成対象である動物/人間に与えることを意図した飼料添加物を含有する調製物であって、請求の範囲5に記載の添加物を、生体重1kg当たりの食料品及び/又は飼料の1日の割当量として、乾燥物重量計算で0.01〜0.6g/kg含有することを特徴とする、調製物。
- 前記調製物に含まれる添加物の量が、飼料の1日の割当量の0.05〜1.5重量%である、請求の範囲8に記載の調製物。
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