JP4790907B2 - 蛋白系熱可塑性組成物から成形される成形品 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、蛋白に基づいた滋養性および多機能性の人工イヌ用骨およびペット用咀嚼玩具に関する。本発明はさらに、そのようなペット用咀嚼玩具およびイヌ用骨の製造方法に関するものでもある。
【０００２】
（背景技術）
多くの人にとって、イヌおよびその他のペット動物は、家族環境において幸福および安全を提供する上で重要な役割を果たす。人々はイヌまたはペットの健康および衛生に留意するようになってきている。咀嚼玩具および人工イヌ用骨が、歯肉をマッサージし、イヌもしくはペットの歯を強化および浄化するために一般的に用いられる。動物は人工骨やペット用咀嚼玩具に咀嚼エネルギーを費やすことから、その動物は家財具を噛んで破壊する傾向が低くなる。
【０００３】
現在いくつかの人工イヌ用骨またはペット用咀嚼玩具が販売されている。米国特許５３３９７７１号に開示のフレキシボーンナイロンチュー（FLEXIBONE Nylon Chew）は、プラスチックポリマーに動物飼料を分散した成形合成熱可塑性材料製である。このイヌ咀嚼物は強力であって、天然骨で起こり得る歯の摩耗を起こさないが、食用ではない。合成ポリマーは生体分解性ではないことから、環境を害する可能性がある。
【０００４】
別の市販の人工イヌ用骨またはペット咀嚼物は、「オルロイドッグチュー（OL’ROY Dog Ch ews ）」（Wal-Mart Stores, Inc. から市販）のように、不活性材料を含むコーンスターチに基づいた材料製である。ブーダベルベッツ（BOODA VELVETS ）イヌ咀嚼物などのさらに別のペット咀嚼製品は、米国特許５４１９２８３号に開示のように天然コーンスターチビニルアルコール共重合体製である。オルロイおよびブーダベルベッツのイヌ咀嚼物は、栄養価のない有用な食用製品ではない。それらは、イヌの通常の必要な飼料や栄養に取って代わったり、それを補給するものではない。
【０００５】
多くの人工イヌ用骨が牛皮または豚皮製である。そのような人工イヌ用骨の例には、牛皮製のハーパー社（HARPER）チューブラーボーン（CHEWQBLER BONE）およびペットエキスポ社（Pet Expo）製造のナチュラルボーンズ・ローハイドチュートリーツ（NATURAL BONES RAWHIDE CHEW TREATS ）などがある。これらの製品は天然の香味を有するが、栄養分を持たない。さらに、生皮製の人工咀嚼玩具は通常、材料の構造を破壊する咀嚼動作によって急速に破壊する。
【０００６】
いずれの場合も、イヌが激しく咀嚼し、かなり大きい人工イヌ用骨またはイヌ用咀嚼物の塊をバラバラにすることができる場合には、注意を払わなければならない。
【０００７】
耐久性があって強力であり、口内衛生を改善し、イヌやペットに栄養価を与える人工イヌ用骨およびペット用咀嚼玩具が当業界では必要とされていることは明らかであろう。
【０００８】
そのような人工イヌ用骨およびペット用咀嚼玩具が、本明細書において開示および特許請求されている。
（発明の開示）
本発明は、人工イヌ用骨などの食用のペット用咀嚼玩具、ならびにそのような咀嚼ペット玩具の製造方法に関するものである。本発明の範囲に含まれるペット用咀嚼玩具は好ましくは、植物性および動物性の蛋白材料ならびに各種添加成分および栄養成分を含む蛋白に基づいた熱可塑性組成物製である。本発明の範囲に含まれるペット用咀嚼玩具は、良好な強度および硬さなど、合成ポリマー製である従来の人工イヌ用骨の特性を有する。さらに当該ペット用咀嚼玩具は、栄養素ならびに歯および骨を強化する上で役立ち、ペットの成長および健康を促進する他の成分を含有するものである。
【０００９】
本発明の範囲に含まれる食用のペット用咀嚼玩具は好ましくは蛋白系熱可塑性材料から製造される。蛋白系熱可塑性組成物は、単独またはコラーゲン、カゼイン、アルブミン、ゼラチン、ケラチン、天然牛皮、豚皮またはニワトリ皮などの動物蛋白と組み合わせた、大豆蛋白単離物、大豆蛋白濃縮物、グルテン（小麦、カラス麦または米のグルテン）、トウモロコシゼイン、ホルデイン、アベニン、カフィリン（kafirin ）またはそれらの組合せなどの植物蛋白製である。
【００１０】
前記蛋白は、天然蛋白または化学変性蛋白であることができる。天然蛋白は未変性蛋白である。化学変性蛋白には、加工流動性が向上した加水分解蛋白などがある。蛋白の耐水性を高めるため、有機酸を用いて蛋白組成物のｐＨを４．５〜６．５に調節することができる。代表的な有機酸には、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸、酢酸、コハク酸などがある。化学修飾蛋白には、無水物処理した蛋白などがある。
【００１１】
蛋白系熱可塑性組成物には好ましくは各種栄養成分も含有させて、骨の強さを維持し、イヌおよびペットの成長および健康を促進する。そのような栄養成分にはビタミン類、ミネラル類、粗繊維および食物繊維、乾燥肉フロスおよび香料などがあり得る。代表的な香料には、イヌおよびペットが通常好むビーフ、ポークおよびチキンの香味などがある。歯石防止剤およびフレッシュナー（freshener ）を用いて、歯を清浄にし、口内の衛生性を高めることができる。
【００１２】
可塑剤などの加工助剤を用いて、蛋白系成形組成物の流動性を高めることができる。保存剤を用いて、蛋白系熱可塑性組成物から得られる製品の鮮度および食用特性を維持することもできる。
【００１３】
本発明の蛋白系成形組成物は、良好な加工流動性、約２０〜４０ＭＰａの引張り強度および約８００〜４０００ＭＰａのヤング率などの優れた機械的特性、ならびに吸水率約８０〜２５０重量％という優れた耐水性を有する。
【００１４】
本発明において、蛋白系熱可塑性組成物は、射出成形、圧縮成型、トランスファー成形、圧力成形その他の同様の成形法によって容易に成形することができる。本発明は好ましくは、ペット用咀嚼玩具または図１に示した成形骨形状などの自然の動物骨に似せた形状に鋳造または成形する。
【００１５】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明は、人工イヌ用骨などの食用ペット用咀嚼玩具、ならびにそのような製造品の製造方法に関するものである。この人工イヌ用骨およびペット用玩具は、植物蛋白、動物蛋白、各種栄養素、強化繊維、衛生添加剤、保存剤、水、加工助剤、香味剤、着色剤および／または改質剤を組み合わせることで製造された蛋白系熱可塑性組成物製である。
【００１６】
この蛋白系熱可塑性組成物は、製造品に成形されると良好な加工流動性および優れた機械的特性を有する。この組成物は、ペット用咀嚼玩具および自然の動物骨形状に似せて作られる他の製造品のように各種形状、寸法および大きさの製造品を成形する上で有用である。
【００１７】
イヌおよびペット動物は蛋白を必要とする。蛋白は、食物を代謝してエネルギーとする酵素ならびに各種身体機能を管理するホルモンを形成する。本発明の範囲に含まれる蛋白系熱可塑性組成物は好ましくは、約７０〜８０重量％超という多量の蛋白を含む。蛋白系熱可塑性組成物から製造される成形品は、優れた機械的特性、構造的安定性および耐水性を有する。その成形品のキメ、柔軟性および軟度は、かじり行為を促進し、イヌやペット動物を純粋に喜ばせることができる。かじり行為によってペットは、ペット用咀嚼玩具をソフトに貫通させて、清浄で健康な歯およびフレッシュな息を促進することができる。
【００１８】
前記蛋白系組成物は、単独であるいは他の植物性または動物性の蛋白および／または微生物と組み合わせて製剤する。そのような微生物には、パン酵母やビール酵母などがあり得る。本発明の組成物での使用に好適な植物性蛋白には、大豆蛋白（大豆蛋白単離物および大豆蛋白濃縮物など）、グルテン（小麦、カラス麦または米のグルテン）、トウモロコシゼイン、ホルデイン、アベニン、カフィリンまたはそれらの組合せなどがある。本発明の組成物での使用に好適な動物性蛋白には、カゼイン、アルブミン、コラーゲン、ゼラチンおよびケラチンなどがある。
【００１９】
大豆蛋白は、蛋白を９０％以上含む大豆蛋白単離物ならびに蛋白を約６５〜７０％以上含む大豆蛋白濃縮物として市販されている。大豆蛋白は、各種供給業者から市販されている（例えば、Central Soya Co. Inc., Fort Wayne, Indiana; Archer Daniels Midland Company, Decatur, Illinois; Protein Technologies Int ernational, St. Louis, Missouri）。
【００２０】
蛋白系成形組成物の栄養成分には、ビタミン類およびミネラル類などがあり得る。好ましくは栄養素を蛋白系熱可塑性組成物に含有させて、それから成形される製造品が栄養を含んだものとなるようにする。ビタミン類およびミネラル類は、脂肪および炭水化物の適切な吸収ならびに身体における化学反応に必要である。全てのペット動物が、最良の健康状態でいるためには、適切な量および比でビタミン類およびミネラル類を必要とする。現在好ましいビタミン成分には、ビタミンＢ₁、Ｂ₂、Ｂ₃、Ｂ₁₂、ビタミンＣ、ビタミンＥ、ビタミンＤ、ナイアシン（ビタミンＰＰ）、ビオチン（ビタミンＨ）、メナジオン（ビタミンＫ）、葉酸（ビタミンＢ_c）、ピリドキシン（Ｂ₆）およびビタミンＡなどがある。
【００２１】
ミネラル類は、骨形成、筋肉代謝、体液バランスおよび神経系機能において必須である。ミネラルは、高濃度または痕跡程度の濃度で生存動物に存在する。微量元素の摂食要求量は微量であるが、それは全身の健康状態を良好にする上でも必須である。高い濃度で含有させることができるミネラル類には、カルシウム、カリウム、マグネシウムおよびナトリウムがある。痕跡程度の濃度で含有させることができるミネラル類には、鉄、リン、亜鉛、マンガン、ヨウ素、セレンおよびコバルトがある。
【００２２】
本発明の蛋白系組成物で使用される強化繊維には、天然粗セルロール系繊維および食物繊維などがあり得る。繊維は、引っ張り強度、圧縮強度、剛性率などの成形品の物性を改善し、加工および使用における製品の収縮および変形を低減することができる。
【００２３】
本発明で使用される代表的な天然セルロース系繊維には、ガラス繊維、木材繊維、刻み藁、刻みトウモロコシ藁、バガス、刻み葉、刻みトウモロコシ殻、麻ずさ、ならびに粗天然植物製の他の根、茎および葉のセルロース繊維およびそれの誘導体あるいはそれらの混合物などがある。ほとんどの場合で通常は、天然セルロース繊維の前処理が必要である。そのような前処理には、クリーニング、乾燥、粉砕、着色またはいくつかの好適な添加剤によって組成物を食用とするための精製処理などがある。繊維の最終寸法は好ましくは、約４０〜１００メッシュの範囲とする。
【００２４】
本発明で使用される代表的な食物繊維には、可溶性および不溶性の両方の繊維が含まれる。小麦ぬかなどの不溶性繊維ならびに野菜、果物およびカラス麦および大麦のような一部の穀類などの可溶性繊維などがある。糞増量剤としての食物繊維の各種入手源の中では、恐らくは小麦ぬかが最も研究されており、最も有効なものであると考えられる。
【００２５】
本発明で使用される天然粗繊維の主要な生理的利点は、調和促進および便秘予防の有用な役割ならびにそれの結腸癌に対する保護効果である。
本発明の蛋白系組成物で使用される衛生添加剤には、動物ペットの歯および骨を強く保ち、良好な口内衛生を促進するための歯石防止剤およびフレッシュナーなどがある。衛生添加剤には、動物ペットの歯を清浄にするための浄化研磨剤としてのピロリン酸カルシウム、トリポリリン酸ナトリウム、クエン酸亜鉛およびリン酸水素カルシウムなどがあり得る。衛生添加剤にはさらに、脱メントール化ペパーミントオイル、スペアミントオイル、ソルビトールおよびソルビタンなどもあり得る。
【００２６】
食品には保存剤が必要な場合が多い。ドッグフード製造業者は、脂溶性ビタミン類の分解を防止し、食品の腐敗を防止するために、いくつかの酸化防止剤を用いている。一般に使用される保存剤には、ブチル化ヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、エトキシクイン（６−エトキシ−１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン）ならびにビタミンＣおよびビタミンＥなどがある。ＢＨＡとＢＨＴは併用される場合が多く、米国食品・医薬品局によって一般に安全と認められている（ＧＲＡＳ）。エトキシクインは、モンサント社（Monsanto Chemical Company ）が製造し、米国で長年にわたってドッグフードで使用されているが欧州では禁止されている酸化防止剤である。本発明との関係で使用される保存剤には、プロピオン酸カルシウム、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、乳酸、安息香酸、安息香酸ナトリウム、ｐ−ヒドロキシ安息香酸エチルおよびｐ−ヒドロキシ安息香酸プロピルなどがあり得る。
【００２７】
水は全ての天然生体ポリマーに存在する。水は、成分の混和および加工時に可塑剤として機能する。好ましくは、本発明の範囲に含まれる蛋白系組成物に有効量の水を含有させて、組成物の加工流動性を高める。本発明の組成物の含水量は好ましくは、約１５〜３５重量％に調節する。含水量のほとんどが、加工および製造品の成形時に除去され、その後製品を乾燥する。最終成形品は好ましくは、８〜１５重量％の水を含む。保存剤を含まずに過剰に多い水分があると、イヌ用咀嚼物やペット用玩具にカビが生えたり、腐ったりする。
【００２８】
加工助剤として他の可塑剤を用いることができる。そのような可塑剤は、本発明の蛋白系熱可塑性組成物の加工流動性を高め、その組成物から製造される製造品の可撓性を高める。約５〜３０重量％の範囲の有効量の可塑剤を用いることが好ましい。可塑剤は好ましくは食用であって、本発明の範囲に含まれる蛋白系組成物と化学的に適合性である。本発明で用いることができる代表的な食用可塑剤には、グリセリン、ソルビタン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、マニトールおよびソルビトールなどがある。
【００２９】
蛋白系成形組成物には好ましくは香味剤を含有させて、イヌまたはペットを引きつけ、誘うような香味および臭気を提供するようにする。香味成分は好ましくは成形組成物全体に分布させて、引きつけるような臭気または香味がペット用咀嚼玩具または人工イヌ用骨の寿命を通じて残るようにする。本発明に従って使用することができる代表的な香味剤には、ニンニク粉末などの植物および動物香味、塩、玉葱粉末、トウモロコシ油および落花生油などの植物油、ならびに牛皮、豚皮、ニワトリ肉および脂肪、牛肉および脂肪、豚肉および脂肪、乾燥肉フロスなどの天然動物肉および動物製品などがある。
【００３０】
改質剤を用いて、本発明の蛋白系組成物の機械的特性を促進し、物性および加工特性を改善することもできる。本発明に従って使用することができる代表的な改質剤には、ペクチン、カラギーナン、キャロブガム、寒天、マンナンおよびアルギン酸ナトリウムなどがある。
【００３１】
蛋白系成形組成物に食用の食品用成分を注意深く選択することで、前記成形組成物から得られる成形品は食用とすることができる。さらに、好ましくはそれらの成分は、適用される食品取り扱い・衛生関係の法律および規則に遵守して加工および取り扱いを行う。
【００３２】
本発明の蛋白系成形組成物は、射出成形、押出成形、トランスファー成形および圧縮成型によって容易に成形することができる。人工イヌ用骨およびペット用咀嚼玩具などの得られる成形品は、優れた物性、引っ張り強度、可撓性、剛性および表面硬度を有し、さらには食用で栄養性のものとすることができる。
【００３３】
本発明の範囲内の蛋白系成形組成物を製造するにおいては、好ましくは成分を均一に混和する。混和は撹拌機を用いた室温での単純な混合などの各種方法で行うことができるか、あるいは全ての成分を高速撹拌機で前混合することができる。さらなる混合およびペレット形成は、棹状ダイスを有する共回転二軸スクリュー押出機（Ｌ／Ｄ＝３：１）で行うことができる。二軸スクリュー押出機は好ましくは共回転スクリューを有する多モード二軸スクリューである。全ての成分を二軸スクリュー押出機で直接混和することもできる。成分は、二軸スクリュー押出機の所定の部分で個々のホッパーから押出機に供給する。
【００３４】
加工条件は必要に応じて変更して、効果的な混和を行い、均一なペレットを形成することができる。例えば、押出機長手方向の温度分布、圧力、スクリュー速度および形状、成分の供給速度、スループット率を変える。好適な混和二軸スクリュー押出機の例としては、ライストリッツ・マイクロ−１８（Leistritz Micro-18）として販売されている共回転二軸スクリュー押出機がある。ペレットの含水量を乾燥によって調節して、後での使用に供することができる。ペレットの含水量は好ましくは約１０〜３５重量％である。
【００３５】
混和およびペレット形成後、成形組成物は好ましくは、射出成形によって人工イヌ用骨またはペット用咀嚼玩具などの成形品に加工する。本発明では、有用な射出成形機はボーイ８０Ｍ（Boy 80M, Boy Machines, Inc. ）である。スクリュー径は４８ｍｍであり、スクリューＬＤ比は１７であり、最大射出重量（ポリスチレンで）は２３４ｇである。射出の際、固体ペレットを加熱して、含水量約１０〜３０重量％、可塑剤含有量０〜２５重量％、蛋白含有量５０〜７０重量％の溶融状態とする。その組成物をイヌ咀嚼物またはペット用咀嚼玩具ならびに標準ＡＳＴＭ試験バーの鋳型に射出する。
【００３６】
現在好ましい射出圧は約８６０〜１２００ＭＰａである。射出加工温度プロファイルはゾーン１（ホッパー）／ゾーン２／ゾーン３／ゾーン４／ゾーン５（ノズル）＝２５／８５／１２０〜１２５／１２０〜１３５／１２０〜１３５℃であった。鋳型温度は２５〜４０℃であり、平均サイクル時間は約１〜２分間であり、射出時間は０．８秒であった。
【００３７】
本発明の組成物を成形することで、各種用途に望ましいと考えられる多様な形状、大きさおよび寸法の固体製造品を提供することができる。成形品は約２０〜４０ＭＰａの範囲の高い引っ張り強度、良好な可撓性、高い剛性、表面硬度および良好な耐水性を有する。吸水率は約８０〜２５０重量％として、製造品が水への曝露から数日間にわたって構造的に完全な状態に留まるようにする。
【００３８】
本発明の組成物は、歯および骨を強く保ち、口内衛生を高め、イヌおよびペットの成長および健康を促進する栄養素および衛生添加剤などの各種成分を含む。
以下、詳細な実施例を参照しながら本発明についてさらに説明する。これらの実施例は、前記の説明に記載されている本発明の範囲を制限するものではない。引用されている引例の開示内容は、引用によって本明細書に含まれる。以下の実施例において、本発明の範囲に含まれる組成物は、米国材料・試験協会規格（ＡＳＴＭ Ｄ ６３８−８６）に記載されているような標準的な試験用バーに成形した。成形品の引っ張り特性は、インストロン汎用試験システム（Instron Uni versal Testing System）４４６５型を用い、ＡＳＴＭ標準法Ｄ６３８−８６に従って調べた。吸水率パーセントは、ＡＳＴＭ Ｄ５７０−８１法に従って測定した。
【００３９】
実施例１
大豆蛋白単離物の射出成形における可塑剤と含水率の間の関係
本実施例では、食用可塑剤および水を用いて、大豆蛋白の加工流動性を向上させた。主要な大豆蛋白は、通常はコンパクトに畳まれていて、内部疎水性涼気および外部親水性領域を有するある球形分子である。水および可塑剤は、親水性領域を攪乱し、疎水性領域を露出させることで大豆蛋白を開くように機能する。これは、水および多価アルコールなどの水溶性可塑剤が疎水性領域と親水性領域の間に水素結合を形成できるために可能となるものである。
【００４０】
図２には、大豆蛋白単離物の射出成形におけるグリセリン可塑剤含有量と含水量との間の関係を示してある。曲線ＩおよびＩＩは領域Ａ、ＢおよびＣを規定している。領域Ｂでは、大豆蛋白単離物組成物は射出成形加工条件では容易に流動した。領域Ｃでは、大豆蛋白単離物組成物は流動が困難で、熱硬化性挙動を示した。領域Ａでは、大豆蛋白単離物組成物は比較的良好に流動し、熱可塑性挙動を示した。図２から、水に対して過剰に多くのグリセリンを加えると、水のポリペプチド展開作用が弱くなる場合がある。射出成形用途でのグリセリンなどの可塑剤と水との好ましい比を図２から知ることができる。現在のところ、大豆蛋白単離物の射出成形における可塑剤と水との間の関係は動物性蛋白に応用可能であると考えられる。
【００４１】
本実施例では、射出機はスクリュー径４８ｍｍおよびスクリューＬＤ比１７のボーイ８０Ｍ（Boy Machines, Inc.）であった。射出圧は約８６０〜１２００ＭＰａであった。射出加工温度プロファイルはゾーン１（ホッパー）／ゾーン２／ゾーン３／ゾーン４／ゾーン５（ノズル）＝２５／８５／１２５／１３５／１３５℃であった。鋳型温度は２５〜４０℃であり、射出時間は０．８秒であった。
【００４２】
実施例２
イヌ咀嚼物における大豆蛋白単離物組成物の機械特性に対する動物性蛋白の効果
本実施例では、室温、混合機速度１８００ｒｐｍで６〜８分間にわたって、高速混合機（Henschel Mixers America, Inc., ＦＭ１０ヒーター混合機）で成分を一緒に前混合した。それらの成分はさらに、ゾーン１／ゾーン２／ゾーン３／ゾーン４／ゾーン５／ゾーン６＝９５／１００／１０５／１１０／１０５／９８℃という温度プロファイルを有する６筒ゾーンを持ったライストリッツ・マイクロ−１８共回転二軸スクリュー押出機によってさらに加工した。ダイス温度は８７℃であり、スクリュー速度は１８０ｒｐｍであった。ダイス圧は３４５〜６０５ｐｓｉであった。押出物が顆粒となった後、その顆粒の含水量を１３０℃で３０分間にわたって水分分析装置（オハウス（Ohaus ）ＭＢ２００型）によって測定した。顆粒の含水量は３１〜３６重量％であった。圧縮成型機Ｂ３７１０−ＡＳＴＭ型（Carver, Inc.）によって、１３０℃および１０トンで１０分間にわたって顆粒を加工してＡＳＴＭ標準試験バーとした。得られたＡＳＴＭ標準試験バーについて、米国材料・試験協会規格（ＡＳＴＭ Ｄ ６３８−８６）に従って試験を行った。結果を第１表に示してある。
【００４３】
第１表では、植物性大豆蛋白単離物組成物の機械特性に対する動物性蛋白の効果が示されている。ゼラチンまたはカゼインの添加によって、引っ張り強度および伸びなどの大豆蛋白単離物の機械特性はかなり高くなり、ヤング率は低下した。成形品の強度および可撓性は、植物性蛋白と動物性蛋白を混合することで改善された。
【００４４】
本発明においては、植物性蛋白組成物は約１０〜５０重量％動物性蛋白、好ましくは約１０〜３０重量％動物性蛋白とともに製剤することができる。この蛋白系組成物は、主要可塑剤として水を用いると熱可塑性流動性を示す。
【００４５】
第１表
【００４６】
【表１】

実施例３
大豆蛋白単離物組成物の機械特性に対する動物性蛋白の効果
第２表および第３表に示した成分濃度とした以外、手順実施例２に従って各種大豆蛋白単離物組成物を調製した。第２表には、大豆蛋白単離物組成物の機械特性に対する各種ゼラチン濃度の効果を示してある。第３表には、大豆蛋白単離物組成物の機械特性に対する各種カゼイン濃度の効果を示してある。引っ張り強度、伸びおよびヤング率という機械強度はゼラチンおよびカゼインの含有量を大きくすると高くなった。これらの大豆蛋白単離物組成物から得た成形品は、良好な剛性、強度および安定性を示した。
【００４７】
第２表
【００４８】
【表２】

第３表
【００４９】
【表３】

実施例４
蛋白系組成物の機械特性に対する食物繊維の効果
食物繊維は成形品の物性を変えることができる。さらに食物繊維は、調和を改善し、便秘を防止するという特殊な生理機能を有する。食物繊維は、結腸癌および他の癌に対して保護作用があるとも考えられている。
【００５０】
第４Ａ表
【００５１】
【表４】

本実施例の組成物を上記の実施例２に記載の方法で処理した。第４Ａ表には、精製粉末食物セルロース繊維の含有量を高くすると引っ張り強度、ヤング率および伸びという機械特性が低下したことが示されている。第４Ａ表ではさらに、蛋白系組成物が約０〜１５重量％、好ましくは０〜５重量％の食物繊維を含むことができることも示されている。
【００５２】
第４Ｂ表
【００５３】
【表５】

本実施例の組成物を実施例５に記載の方法で処理した。第４Ｂ表において、サンプル１〜３の結果は、蛋白系組成物の機械特性に対する食物繊維の大きさの効果を示している。引っ張り強度およびヤング率は低下した。伸びは加えた食物繊維含有量に伴って上昇した。相対的に長い食物繊維（１００ミクロン）では、相対的に短い食物繊維（５０ミクロン）より蛋白系組成物の機械特性に対する効果が大きかった。
【００５４】
サンプル４〜７の結果は、蛋白系組成物の機械特性に対する食物繊維の別の効果を示している。引っ張り強度およびヤング率は上昇した。伸びは加えた食物繊維（１００ミクロン）含有量に伴って低下した。サンプル１〜３における大豆蛋白単離物は、粘度および溶解度が高く、熱安定性乳濁液を形成するＳＵＰＲＯ（登録商標）５００Ｅであった。ＳＵＰＲＯ（登録商標）５００Ｅ大豆蛋白単離物は６．９〜７．３のｐＨを有する。サンプル４〜７における大豆蛋白単離物はアーチャー・ダニエルズ・ミッドランド社（Archer Daniels Midland Company）からのＮｏ．０６６−６４６であった。この大豆蛋白単離物は、中等度に低い粘度と６．３〜６．７のｐＨを有する。従って、大豆蛋白単離物の選択も得られる組成物の機械特性に影響する。精製粉末セルロースが比較的良好な強化剤であり、製造される成形品の物性を高めることができることが認められた。
【００５５】
サンプル４〜７での結果は、蛋白系組成物の機械特性に対する含水量の効果を示している。サンプル４はサンプル５と同じ製剤であり、サンプル６はサンプル７と同じ製剤である。この結果は、乾燥度の高い組成物で引っ張り強度およびヤング率が高くなったことを示している。伸びは、成形サンプルの含水量が低下すると低くなった。
【００５６】
実施例５
射出成形における蛋白系組成物のイヌ咀嚼物またはペット用咀嚼玩具の機械特性
本実施例では、室温、混合機速度１８００ｒｐｍで６〜８分間にわたって、高速混合機（Henschel Mixers America, Inc., ＦＭ１０ヒーター混合機）で成分を一緒に前混合した。それらの成分はさらに、ライストリッツ・マイクロ−１８共回転二軸スクリュー押出機によってさらに加工した。その押出機は棹状ダイスを有する６筒ゾーンを有しており、温度プロファイルはゾーン１／ゾーン２／ゾーン３／ゾーン４／ゾーン５／ゾーン６＝９５／１００／１０５／１１０／１０５／９５℃であった。ダイス圧は約１６０〜４１０ｐｓｉであった。押出物が顆粒となった後、その顆粒の含水量を１３０℃で３０分間にわたって水分分析装置（オハウス（Ohaus ）ＭＢ２００型）によって測定した。顆粒の含水量は２５〜３０重量％であった。
【００５７】
スクリュー径４８ｍ／ｍおよびスクリューＬＤ比１７を有する射出成形機ボーイ８０Ｍ（Boy Machine, Inc. ）によって顆粒を加工してＡＳＴＭ標準試験バーとした。射出加工スクリュー速度は３６ｒｐｍであり、射出圧力は５４０〜６８０ＭＰａであった。射出温度プロファイルはゾーン１（ホッパー）／ゾーン２／ゾーン３／ゾーン４（ノズル）＝２５／８５／１２５／１３５／１３５℃であった。鋳型温度は２５〜４０℃であった。射出速度は０．８秒であった。実験結果は以下の第５表に報告してある。
【００５８】
第５表
【００５９】
【表６】

第５表には、本発明の蛋白に基づいた組成物に動物性蛋白と組み合わせて植物性蛋白を含ませることができることを示してある。植物性蛋白は好ましくは大豆蛋白単離物または大豆蛋白濃縮物である。植物性蛋白は小麦グルテンなどの他の植物性蛋白と組み合わせた大豆蛋白であることができる。試験結果から、本発明の蛋白系組成物が良好な機械特性を有することが明らかである。可塑剤含有量を総組成物重量に基づいて約５．０重量％とした場合、射出成形試料の引っ張り強度が向上し（約１８ＭＰａから２６ＭＰａ）、ヤング率および伸びも良くなった。この射出成形試料ではまた剛性の向上も示された。
【００６０】
実施例６
蛋白系組成物から製造したイヌ咀嚼物およびペット用咀嚼玩具の栄養、口内衛生、耐久性に関する評価
本発明の範囲に含まれる蛋白系組成物は、優れた栄養と消化性を有する。蛋白はアミノ酸からできている。イヌは身体で一部のアミノ酸を製造することができるが、ほとんどのアミノ酸はイヌの飼料から供給しなければならない。肉および肉副産物などの動物源からの蛋白の方が、抽出および消化が完全かつ容易である。植物源からの蛋白は、動物源からの蛋白と同じだけの栄養を有する。
【００６１】
本発明で使用される大豆蛋白は、愛玩動物においてアレルギー反応に関連する場合があった。大豆蛋白に対するアレルギー反応で最も頻繁に確認される２種類の抗原は、貯蔵蛋白であるグリシニンおよびβ−コングリシニンである。最近では、これら抗原のレベルを９９．９９＆低下させて検出できないレベルとすることができる。例えば、セントラルソーヤ（Central Soya）のプロファイン（Profine （登録商標））ＩＩおよびプロファイン（登録商標）ＶＦはいずれも、この低抗原性レベルまで処理される。
【００６２】
大豆蛋白を含む多くの蛋白源中に存在するトリプシン阻害剤は、重要な消化酵素であるトリプシンおよびキモトリプシンを阻害する。これらの酵素が失活すると、蛋白消化力は大幅に低下する。これは、トリプシン活性が低レベルである若齢動物において特に重要である。加熱によって大豆蛋白におけるトリプシン阻害剤活性は大幅に低下し、消化力を高めることができる。例えば、未処理の大豆粉には、通常１５〜２０（ｍｇ／ｇ）という高レベルのトリプシン阻害剤が含まれている。大豆蛋白濃縮物中のトリプシン阻害剤のレベルは、セントラルソーヤのプロファイン（登録商標）ＩＩおよびプロファイン（登録商標）ＶＦのように、含有トリプシン阻害剤レベルが３（ｍｇ／ｇ）未満となるまで低下させることができる。大豆蛋白単離物は、非常に消化性の高い、食品用に優れた植物からの蛋白源である。ＳＵＰＲＯ（登録商標）５００Ｅは、第６表に示したように、きめならびに乳濁液安定性および優れた消化性を提供する単離大豆蛋白である。
【００６３】
第６表
【００６４】
【表７】

実施例７
蛋白系組成物の機械特性に対する加工温度の効果
本実施例の組成物は実施例５に記載の方法と同様にして処理した。第７表には、射出成形時における蛋白系組成物の機械特性に対する射出温度プロファイルの効果を示してある。第７表に報告の結果から、好ましい射出処理温度プロファイルは、ゾーン１（ホッパー）／ゾーン２／ゾーン３／ゾーン４／ゾーン５（ノズル）＝２５／８５／１２５／１３０／１２５〜１３０℃であった。
【００６５】
第７表
【００６６】
【表８】

実施例５および実施例７の組成物に基づいて、栄養性・多機能イヌ咀嚼物およびペット用玩具を製造した。組成物で使用した蛋白は、大豆蛋白単離物、大豆蛋白濃縮物ならびに大豆蛋白単離物と小麦グルテンの混合物などの植物性蛋白と動物性蛋白ゼラチンから成るものとした。
【００６７】
上記のイヌ咀嚼物およびペット用玩具は、イヌの歯および歯肉に有用な効果を提供するだけの硬さを有していた。イヌがイヌ用咀嚼物を食べるには０．５時間以上を要するのが普通であった。咀嚼速度はイヌおよびイヌ咀嚼物の大きさによって決まる。かなりの試験に基づくと、ほとんど全てのイヌが、本発明に従って製造されたイヌ咀嚼物およびペット用玩具に関心を示した。
【００６８】
蛋白に基づいていることで、イヌ咀嚼物およびペット用咀嚼玩具はアミノ酸豊富である。添加した香味剤は植物香料、ニンニク粉末および玉葱粉末であった。観察に基づくと、イヌは香味を施したイヌ咀嚼物を非常に好む。その組成物は添加したカルシウムおよびリンミネラルが豊富であり、Ｃａ０．６％、Ｐ０．１８％であって、Ｃａ／Ｐ比は３．４：１である。栄養的効果のため、Ｌ−リジンモノ塩酸塩、ビタミンＤおよびＬ−アスコルビン酸を加えた。食物繊維を加えて、それの主要な生理効果を得るようにした。グリセリンを、可塑剤としてならびに保存剤および不溶成分用の溶媒として加えた。
【００６９】
上記のように、実施例５および７における蛋白系組成物はアミノ酸栄養素が強化されており、ビタミン類や強い歯および骨のためのカルシウムおよびリンなどのミネラル類を含むだけでなく、歯の浄化も行うものである。
【００７０】
動物齢および動物種に応じて組成物の製剤を変化させて、最良の健康状態とするために、至適かつ望ましい量および比の蛋白、ビタミン類およびミネラル類を提供することができる。歯石防止剤およびフレッシュナーなどの衛生添加剤を本発明の蛋白系組成物に加えて、動物ペットの歯をきれいにし、息をフレッシュにすることもできる。
【００７１】
要約すると、本発明の蛋白系イヌ咀嚼物組成物およびペット用玩具組成物は、非常に消化性の高い優れたドッグフード製品である。さらにそれらは、清浄で健康な歯を促進する。
【００７２】
本発明が、耐久性で強力であり、口内衛生性を向上させ、イヌまたはペットに対して栄養価を与える人工イヌ用骨およびペット用咀嚼玩具を提供するものであることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って形成された代表的な動物骨形状の成形イヌ咀嚼玩具を示す斜視図。
【図２】大豆蛋白単離物の射出成形におけるグリセリン可塑剤含有量と含水量との間の関係を示すグラフ。

Claims (19)

1. ペット用咀嚼玩具または人工イヌ用骨として成形される成形品であって、
   植物由来の蛋白と動物由来の蛋白との混合物からなる１２０〜１７５部の蛋白、及び
   ８０〜１００部の水からなり、
   さらに任意で、
   ０〜５部の香味剤；
   ０〜８部の食用可塑剤；
   ０〜２０部の繊維強化剤；
   ０〜０．５５部の保存剤；
   ０〜２．２部の栄養素および衛生添加剤
   を含有する蛋白系熱可塑性組成物から成形される蛋白含量７０重量％を超える成形品。
2. 前記植物由来の蛋白が、大豆蛋白濃縮物、大豆蛋白単離物およびそれらの混合物から選択される大豆蛋白である請求項１に記載の成形品。
3. 前記植物由来の蛋白が、グルテン、ゼイン、ホルデイン、アベニン、カフィリンまたはそれらの組合せである請求項１に記載の成形品。
4. 前記動物由来の蛋白が、カゼイン、アルブミン、コラーゲン、ゼラチン、ケラチンおよびそれらの組合せから選択される請求項１に記載の成形品。
5. 前記植物由来の蛋白または動物由来の蛋白が天然蛋白または化学変性蛋白である請求項１に記載の成形品。
6. 前記食用可塑剤が、グリセリン、ソルビタン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、マンニトール、ソルビトールおよびこれらの組合せから選択される請求項１に記載の成形品。
7. 前記香味剤が動物性および植物性の香料から選択される請求項１に記載の成形品。
8. 前記香味剤が、牛肉、牛脂、豚肉、豚脂、ニワトリ肉およびニワトリ脂から選択される動物香料である請求項１に記載の成形品。
9. 前記香味剤が、ニンニク粉末、塩、玉葱粉末、植物油および野菜油から選択される植物香料である請求項１に記載の成形品。
10. ペクチン、カラギーナン、キャロブガム、寒天、マンナンおよびアルギン酸ナトリウムから選択される改質剤をさらに含有する請求項１に記載の成形品。
11. 前記繊維強化剤が、食物繊維および天然セルロース繊維から選択される請求項１に記載の成形品。
12. 前記保存剤が、プロピオン酸カルシウム、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、ブチル化ヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、エトキシクイン、乳酸、安息香酸、安息香酸ナトリウム、ｐ−ヒドロキシ安息香酸エチルおよびｐ−ヒドロキシ安息香酸プロピルから選択される請求項１に記載の成形品。
13. 栄養素が、ビタミンＡ₁、塩酸チアミン（Ｂ₁）、リボフラビン（ビタミンＢ₂）、ニコチン酸、ニコチンアミド、Ｌ−アスコルビン酸（ビタミンＣ）、トコフェロール（ビタミンＥ）、コレカルシフェロール（ビタミンＤ₃）、ビタミンＢ₁₂、葉酸（ビタミンＢ_c）、ピリドキシン（ビタミンＢ₆）、メナジオン（ビタミンＫ）およびビオチン（ビタミンＨ）から選択される１つ以上のビタミンを含む請求項１に記載の成形品。
14. 栄養素が、ナトリウム、カルシウム、リン、カリウム、マグネシウム、鉄、亜鉛、マンガン、ヨウ素、セレンおよびコバルトから選択される１つ以上のミネラルを含む請求項１に記載の成形品。
15. 前記衛生添加剤が、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、炭酸カルシウム、リン酸二カルシウム、リン酸三カルシウム、グルコン酸カルシウム、乳酸カルシウム、ソルビトール、ソルビタン、ペプシンおよび枯草菌プロテイナーゼから選択される請求項１に記載の成形品。
16. ２０〜４０ＭＰａの範囲の引っ張り強度を有する請求項１に記載の成形品。
17. ８０〜２５０重量％の範囲の吸水率を有する請求項１に記載の成形品。
18. 自然の動物骨形状に似せた形状を有する請求項１に記載の成形品。
19. 射出成形、圧力成形、トランスファー成形、または押出成形によって製造される請求項１に記載の成形品。

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