JP4889286B2 - 蛋白質低分子化物及びそれを含有する飼料素材又は食品素材 - Google Patents

Description

本発明は蛋白質低分子化物に関する。より詳細には、家畜血液などの有機廃棄物を亜臨界水処理して蛋白質低分子化物を製造する方法及びそれを含有する飼料素材又は食品素材に関する。

近年、家畜や魚介類由来の食用に使用されない、臓器、皮、骨、血液、毛、羽毛等の種々の有機廃棄物の処理方法が問題とされている。通常の廃水処理方法である、ラグーン等の種々の処理方法が試みられてきたが、有機物としての濃度が高く分解しにくいなど、より望ましい分解方法が必要とされていた。
この処理方法の一つとして、種々の有害物質や化学物質も処理できる超臨界水が、この有機廃棄物の処理方法として研究されてきている。水を密封容器に入れて加熱していくと、気体の密度は増加し、温度647.096K(374℃)、22.1MPa以上を越えると、ついには気体と液体の密度が等しくなり、その境界が消失するが、この状態のものを超臨界水という。超臨界水は白金や金すら腐食するほど極めて強力な酸化力を持ち, ダイオキシンなどの難分解性物質や有害な化学物質などを極めて容易に分解し無害なものにできる。 また生ゴミなどを含む有機物を加水分解し二酸化炭素などの小分子にまで分解できる。しかし、ここまで酸化力が強いと逆に使いづらく、廃棄物は処理できるが資源化はできない。

そこで、有機廃棄物を処理するのであれば、完全に分子レベルまで分解するのではなく、超臨界水よりもやや温度と圧力の低い状態(亜臨界)の液体である亜臨界水を利用することが望まれた。この亜臨界水は超臨界水に比べおだやかな反応性を有するものであるが、依然として強力な酸化・加水分解作用をもち、蛋白質やセルロースなどの高分子をアミノ酸、糖などに分解する。また亜臨界水は誘電率が20〜30と、 普通の水の80よりも低く、
油の誘電率2〜3に近くなる。そのため油を溶かす能力も同時に持っている。
以上のことから、亜臨界水により、有機廃棄物の分解をペプチドやアミノ酸レベルにとどめ、得られるペプチドやアミノ酸や種々の成分を利用して、有用な工業原料、食品素材、液肥素材を生産することが試みられた（例えば、特許文献１及び２）。
特公平８−１７６８２号公報 特許第３６４４８４２号公報

上述のように、有機廃棄物を亜臨界水処理してペプチドやアミノ酸を得る方法が提案されたが、豚、牛、鶏などの家畜飼料として有用な素材は、栄養の偏り、吸収性、嗜好性の面から得られていなかった。
より具体的には、制限アミノ酸やシステインの含量に関して、養豚飼料として望まれるアミノ酸含量を表１(日本飼養標準（1998）より算出) に示すが、それに対し、慣用の飼料穀物の当該アミノ酸含量（日本標準飼料成分表（2001年版）参照）は表２の通りである。表１と表２をみた場合、穀物飼料ではリジン含量が不足しているため、他のリジンの豊富な素材の添加が必要なことがわかる。

本発明者らは、係る問題点に鑑み、アミノ酸組成上、家畜飼料として第一制限アミノ酸となるリジンを７〜10%と多く含む家畜血液に着目した。また、家畜血液は、と畜場などで大量に排出され、その処理に多額の費用を要していた。この家畜血液を亜臨界水処理することにより、後記表３に示されるようにリジンリッチな蛋白質低分子化物が得られることが分かり、これを飼料素材とすることにより、家畜飼料で第一制限栄養価を満足し、消化吸収性の良い優れた家畜飼料素材が得られることが判明した。

しかし、この栄養価に優れた飼料素材には、亜臨界水処理上で生じた改善すべき点があった。それは、血液に含まれるヘム鉄中の鉄は通常、酸化反応を促進し、亜臨界水処理のような加熱反応の際に、生成物の状態を悪化させ、この結果、臭気や変色が生じ、家畜の食い付き（摂食性）の悪さに結びつくという点であった。
そこで、本発明者らは、更に鋭意探求し、家畜血液を亜臨界水処理する際に抗酸化物質を共存させると、上記の問題を解消し得ることを見出した。特に、還元能を有するアミノ酸であるL-システインを約10%と多く有する羽毛や、同じくL-システインを豊富に含有する羊毛や豚毛等の獣毛（主にケラチン）を同時に亜臨界水処理することにより、廃棄物処理されていた羽毛の有効利用が図れることを見出した。また同時にこの混合した羽毛は、家畜飼料において有用なメチオニンを３〜４％と多く含むので、血液と羽毛の混合物を亜臨界水処理することにより、高い嗜好性とより高い栄養性を有するより高い成長性をもたらす飼料素材を生み出すことができた。
更に、羽毛や獣毛以外にも、動物臓器・組織も羽毛や獣毛と同様に使用し得ることが判明した。

本発明は上記の知見に基づくものであり、家畜血液を亜臨界水処理して蛋白質低分子化物を得ることからなる蛋白質低分子化物の製造方法である。
上記の処理に際しては、家畜血液と共に抗酸化物質を用いるのが好ましい。抗酸化物質としては、亜臨界水処理により抗酸化物質を産生する原料も使用でき、この方法においては、原料として家畜血液と共に家畜の臓器・組織及び／又は羽毛及び／又は獣毛を用いることが好ましく、家畜血液と家畜羽毛を用いる場合には、それぞれ９９〜１：１〜９９（重量比）で使用するのが好ましい。
また、上記の家畜としては、牛、豚、鶏、羊、山羊、馬、ワニ、カンガルー、鳩、キジ、雀、ホロホロ鳥、ウズラ、ダチョウなどが例示することができる。
更に、本発明は、上記の製造方法で得られた蛋白質低分子化物を含有する飼料素材又は食品素材である。

本発明の蛋白質低分子化物の製造方法によれば、リジンを豊富に含む家畜血液を亜臨界水処理することにより、リジンなどの有用アミノ酸を含有する蛋白質低分子化物が得られ、従来廃棄物として処理されてきた家畜血液を資源化することができる。また、家畜血液と共に抗酸化物質を産生する原料を亜臨界水処理することにより、得られた蛋白質低分子化物の臭気や変色を抑制することができる。
更に、本発明の飼料素材又は食品素材は、上記の方法で得られた蛋白質低分子化物を含有するものであり、リジンなどの有用アミノ酸を含有する蛋白質低分子化物あることから、飼料や食品の素材として広く利用することができる。

本発明の蛋白質低分子化物の製造方法は、家畜血液を亜臨界水処理することからなり、家畜血液を亜臨界水処理装置に供給することにより行われる。
亜臨界水処理条件としては、170℃〜250℃、1秒〜20分、2MPa〜10MPa、より好ましくは200〜240℃、５秒〜５分、6MPa〜10MPaの処理条件が挙げられる。
亜臨界水処理システムは既に市販されており、それを利用することができる。
処理終了後、処理水を放冷し、適当なメッシュの篩で不溶性物を分離した後、分離液を常法に準じて濃縮し、粉末化することにより、または濃縮・粉末化することなしに、家畜血液の蛋白質低分子化物を得ることができる。

上記の処理に際して、前述のように、血液は鉄分を含有するので、鉄分により酸化反応が促進され、亜臨界水処理のような加熱反応の際に、生成物の状態を悪化させ、臭気や変色が生じやすい。そのため、家畜の食い付き（摂食性）の悪さをもたらす。
このような問題を解消するため、上記の家畜血液の亜臨界水処理に際して、抗酸化物質を共存させるのが好ましい。
上記の抗酸化物質としては、慣用の抗酸化物質を利用することができ、例えば、システイン塩酸塩、シスチンなどのシステイン類、亜硫酸塩、グルタチオンを挙げることができる。
好ましくは、亜臨界水処理により抗酸化物質を産出するような原料が使用され、特に廃棄物処理を兼ねて羽毛、更には、ほ乳類等の皮膚上に存在する獣毛、例えば、羊毛や豚毛が好適に使用される。一例としては、前述のように、羽毛の蛋白質中にはL-システインが多く含まれており、亜臨界水処理することによりL-システインが産生され、上記鉄分による酸化が抑制され、臭気や変色を防止することができる。更に、羽毛は、家畜飼料において有用なメチオニンも３〜４％と多く含むことより、血液と羽毛の混合物を亜臨界水処理することにより、高い嗜好性とより高い栄養性を有するより高い成長性をもたらす飼料を生み出すことができる。
当該血液と羽毛（及び／又は獣毛）の使用割合は特に限定されず、適宜な割合で使用でき、例えば、血液：羽毛（及び／又は獣毛）＝１：９９〜９９：１（重量比、以下同様）、好ましくは２０：８０〜８０：２０で調整できる。

上記の羽毛のような酸化状態の抑制と不足する栄養因子の補完の目的で使用できる素材として、羽毛と同様にメチオニンの含量が高い家畜由来の肝臓、心臓、胎盤等の臓器・組織を羽毛の代わりに、又は羽毛と同時に使用することができる。

本発明の製造方法で得られた蛋白質低分子化物は、後記実施例に示されるように、Ｌｙｓ、Ｍｅｔ、Ｃｙｓ、Ｔｈｒ、Ｔｒｐなどのアミノ酸を豊富に含有している。特に、抗酸化物質を共存させて得られた蛋白質低分子化物は、臭気、変色が低減されている。
従って、本発明の製造方法で得られた蛋白質低分子化物は、食品や飼料として、また食品や飼料の素材として利用することができる。

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。

実施例１
亜臨界水処理
処理検体として、豚血液、豚臓器、鶏羽毛、鶏臓器及び羊毛を使用した。豚血液は、と畜場にて放血された豚血液を回収（クエン酸ナトリウム添加）し、解凍（凍結融解2回、固形分約13.7％）したものを使用した。豚臓器及び鶏臓器は、と畜場及び処理場で採取されたものを低温状態で移送したものを使用した。鶏羽毛は処理場より得たものを使用した。羊毛は、羊から刈り取ったものを使用した。豚臓器、鶏臓器、鶏羽毛及び羊毛は細断したのち処理した。
使用した連続亜臨界水処理試験機は、主に高圧ポンプ、反応容器、加熱炉からなる装置で、亜臨界水処理方法としては、豚血液（及び／又は臓器類、羽毛、羊毛）をポンプで連続的に供給し、２２０℃、８ＭＰａに保たれた反応容器で約１．５分間滞留させることにより反応させた。
反応終了後、放冷し100℃以下になった時点で回収し、100メッシュの篩で不溶性物を除去し、濃縮して粉末化した。かくして得られた生成物は主としてペプチドとアミノ酸の混合物である。当該生成物を少量の水に溶解し、７５％エタノールを加えて高分子物質（蛋白質）を沈殿させ、上清を分離した。この上清を塩酸加水分解処理し、アミノ酸オートアナライザーで分析した。その結果を表３に示す。
なお、表中、抗酸化能は、ＥＳＲ装置を用いたヒドロキシラジカルの消去活性を測定（ＤＭＰＯ法を用いたスピントラップ法）により測定したもので、豚血液サンプルを１としたときの相対比である。
また、豚血液と鶏羽毛の亜臨界水処理物の臭気を表４に示す。なお、本臭気分析方法は、飼料分析基準の揮発性塩基性窒素の測定法（ケルダール法の変法）に従い試験を実施した。

表３に示されるように、豚血液単独の亜臨界水処理物は、リジン含量が高く穀物だけでは不足する栄養素を補完する素材として使用できることがわかる。そして、本亜臨界水処理条件で処理された亜臨界水処理物は、初期固形分の８割以上が、ペプチドや遊離アミノ酸の状態であり、消化性、吸収性に優れ、栄養素の取り込み上望ましい素材となっている。
また、羽毛単独の亜臨界水処理物は、システインの含量が高く、高い酸化抑制能を有していることがわかる。そして、両者を混合した原料の処理物は、リジンによる栄養素の補完が行え、その上、表４に示されるように、システインによる酸化防止により臭気が改善された家畜飼料及び家畜飼料素材として使用できることがわかった。

試験例
飼料の嗜好性及び成長試験
飼料の嗜好性及び成長試験を以下の方法で行った。
平均体重45kgのLWD豚60頭を用いて、6試験区に10頭ずつ配置し、試験を行った。試験豚の選定に関しては、各区の品種及び性ができるだけ均等となるよう配慮した。
飼料は、重量％で、黄色トウモロコシ４０．０、マイロ３４．０、大豆粕１３．０、亜臨界水処理物５．０、フスマ３．０、動物性油脂２．０、ミネラル類３．０の各成分を配合したものを給餌器に入れて三週間、自由摂取させた。

試験例１
給餌器に設置した配合飼料成分としての亜臨界水処理物に処理物（血液：羽毛＝１０：０）を設置した。摂食量及び試験豚の体重測定は、毎週一回おこなった。そして、摂取した量を表５に記した。また、表６においては、３週間摂取した量を１日あたりに換算した数値を、飼料摂取量とし、同じく１日あたりに換算した体重の変化量を増体量として示し、この増体量を飼料摂取量で割った値を飼料効率として示した。以下の試験例２〜４並びに比較例１及び２の結果も表５及び６に示した。更に、表５、表６の結果に関し、有意差検定を行い、この結果も併せて表記した。

試験例２
試験例１において、亜臨界水処理物として処理物（血液：羽毛＝８：２）を配合した以外は、同様に処置した。

試験例３
試験例１において、亜臨界水処理物として処理物（血液：羽毛＝５：５）を配合した以外は、同様に処置した。

試験例４
試験例１において、亜臨界水処理物として処理物（血液：羽毛＝２：８）を配合した以外は、同様に処置した。

比較例１
試験例１において、亜臨界水処理物の代わりに亜臨界水処理を行わなかった血液粉末（血粉）を配合した以外は、同様に処置した。

比較例２
試験例１において、標準的な飼料の例として、亜臨界水処理物の代わりにミートボーンミールを配合した以外は、同様に処置した。

表５より、血液を単独で亜臨界水処理をした試験例１に比べ羽毛を添加した試験例２〜４は、優れた嗜好性を示し、比較例１、２の血粉やミートボーンミールよりも高い嗜好性を有した。

表６より、血液を亜臨界水処理した区分である試験例１〜４は、いずれも、比較例１、２に比べかなり高い飼料効率を示し、血液の亜臨界水処理物は吸収性が高く栄養価に富んだ素材であることを示した。特に、血液と羽毛の混合物の亜臨界水処理物である試験例２〜４は、栄養価が更に優れ、嗜好性にも優れていると考えられるために、比較例２の従来飼料で使用されるミートボーンミールに比べてさえも、より良い飼料効率と高い増体量を示した。一方、血粉の比較例１では、増体量が最も低くなっており、飼料効率が著しく低かった。これは、摂取量には大きな差がないが、亜臨界水処理されていない血粉では、吸収性が乏しく、栄養源として劣っていることが推測された。

Claims (6)

1. 家畜血液を亜臨界水処理して、リジンを３〜８％含有する蛋白質低分子化物を得ることからなる蛋白質低分子化物の製造方法。
2. 家畜血液と共に抗酸化物質を用いる請求項１記載の製造方法。
3. 亜臨界水処理により抗酸化物質を産生する家畜の臓器・組織及び／又は羽毛及び／又は獣毛を用いる請求項２記載の製造方法。
4. 家畜血液と家畜羽毛を、それぞれ９９〜１：１〜９９（重量比）で使用する請求項３記載の製造方法。
5. 家畜が、牛、豚、鶏、羊、山羊、馬、ワニ、カンガルー、鳩、キジ、雀、ホロホロ鳥、ウズラ、ダチョウである請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
6. 家畜血液単独又は家畜血液と抗酸化物質を亜臨界水処理して得られた、リジンを３〜８％含有する蛋白質低分子化物を含有する飼料素材又は食品素材。