JP6887631B2

JP6887631B2 - キャッサバ発酵残物の利用方法

Info

Publication number: JP6887631B2
Application number: JP2020052188A
Authority: JP
Inventors: 善則村田; 毅杉田; 雅志町田; 智牛若; バイタノムサットピラニー; ブーンダェングアンティカ; タナパセワルニー; クーナウートリットリオンスコーン; ケムサワットジラヤット; ジャッタワダナイ
Original assignee: Japan International Research Center for Agricultural Sciences; Kasetsart University
Current assignee: Japan International Research Center for Agricultural Sciences; Kasetsart University
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: JP2020110178A

Description

本発明は、キャッサバ芋のでんぷんを抽出した後に残ったキャッサバ残渣を原料とし、これをエタノール発酵してエタノールを除去した後に残ったキャッサバ発酵残物を、動物用飼料として有効活用する方法に関するものである。

キャッサバ芋を含め、でんぷんを含む作物は世界各地で重要な作物として栽培されており、でんぷんは、食用や工業原料として広く利用されている。例えば、トウモロコシでんぷんは、食用として利用されるほか、トウモロコシを原料としてエタノールを製造することが行われており、エタノールを抽出した残渣（トウモロコシＤＤＧＳ：トウモロコシ醸造粕）を家畜用飼料として利用することが知られている（引用文献１）。
キャッサバ芋の場合、根茎に含まれるでんぷんを食用にするほか、でんぷんを抽出した後のキャッサバの残渣を原料として、エタノールを製造することが検討されている（特許文献２）。

米国特許第８３９９２２４号特開２０１４?１４３３７号

特許文献１に記載されたＤＤＧＳは、でんぷんを含むトウモロコシを醸造して得た醸造粕を開示するもので、トウモロコシからでんぷんを抽出した残渣を原料としてエタノール発酵して得られたものを開示するものではない。特許文献２は、でんぷんを抽出したキャッサバ残渣をエタノール発酵する技術であって、エタノール分離後の残渣の利用を開示するものではない。すなわち、キャッサバにおいては、これまで、エタノール抽出後の残渣を利用することは行われていない。

本発明者らは、アミノ酸やビタミン等の栄養価がもともと乏しいでんぷん抽出後のキャッサバ残渣（以降、本願明細書では、単にキャッサバ残渣という。）を有効活用することを目的として、研究を進めたところ、キャッサバ残渣をでんぷん分解酵素と微生物とで発酵処理し、得られたキャッサバ残渣の発酵物からエタノールを除去して得られたキャッサバ発酵物の残渣（以後、「キャッサバ残渣ＤＤＧＳ」又は「キャッサバ発酵残物」という）には粗タンパク質含有量が豊富に含まれているだけでなく、キャッサバ残渣ＤＤＧＳ（キャッサバ発酵残物）を与えた乳牛のミルク中の白血球数が減少する知見を得て、キャッサバ発酵残物が家畜の病気等の予防に寄与することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の目的は、キャッサバ残渣を原料とした栄養価の高い動物又は魚類用飼料を提供することにある。

本発明の動物用飼料であるキャッサバ残渣ＤＤＧＳは、でんぷん抽出後のキャッサバ残渣を原料とするものであり、キャッサバ残渣をでんぷん分解酵素と微生物とで発酵処理した後、当該アルコールを除去した後に得られるもので、好ましくは、発酵処理後、液体成分を除去して得られるものである。

本発明により、これまで利用価値のなかったキャッサバ残渣ＤＤＧＳを栄養価の高い飼料として利用することが可能となる。

キャッサバ残渣及びキャッサバＤＤＧＳ（デンプンを抽出していないキャッサバをエタノール発酵し、エタノールを除去して得られた残渣）と比較した、本発明のキャッサバ残渣ＤＤＧＳ（キャッサバ発酵残物）を与えた乳牛のミルク生産量を示すグラフである。キャッサバ残渣及びキャッサバＤＤＧＳと比較した、本発明のキャッサバ残渣ＤＤＧＳ（キャッサバ発酵残物）を与えた乳牛のミルク中のラクトース含量を示すグラフである。キャッサバ残渣及びキャッサバＤＤＧＳと比較した、本発明のキャッサバ残渣ＤＤＧＳ（キャッサバ発酵残物）とを与えた乳牛のミルク中の体細胞数を示すグラフである。

以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。
本発明で得られるキャッサバ残渣ＤＤＧＳは、キャッサバ残渣をでんぷん分解酵素とクリベロミセス属微生物とで発酵処理し、得られた発酵物から液体成分を除去して製造することができる。

キャッサバ残渣とは、キャッサバ芋からでんぷんを搾取した滓であり、搾取後の水分含有量は、通常、７０重量％以上であるが、これに限定されるものではなく、水分含有量は、糖化発酵のためには、３０重量％以上であればよい。
また、乾燥したキャッサバ残渣を使用してもよい。乾燥キャッサバ残渣を使用する場合は、水を加え、前述の水分値に調整すればよく、また、乾燥キャッサバをでんぷん搾取後の高水分含有のキャッサバ残渣に混合して使用してもよい。

キャッサバ残渣は、そのまま発酵処理してもよいが、キャッサバ残渣に残存するでんぷんを糊化するため、発酵処理の前に加熱処理することが好ましい。加熱条件は、６０℃以上で、５分以上行えばよい。加熱温度が６０℃以下の場合、キャッサバ残渣に残存するでんぷんの糊化効率が低くなることがある。
加熱時間は、特に限定されるものではなく、加熱温度を考慮して適宜定めればよい。

加熱処理後、キャッサバ残渣を冷却し、でんぷん分解酵素と微生物とで発酵処理する。でんぷん分解酵素による処理と発酵処理とは、別々に行ってもよいが、同時に行ってもよい。

発酵処理に用いる微生物は、エタノール発酵に使用できる微生物であればよいが、酵母菌が好ましい。酵母菌として、具体的には、サッカロミセス属セレビシエ（Saccharomyces cerevisiae）又はクリベロミセス属マーキシアナス（Kluyveromyces marxianus）を用いることができるが、栄養価の観点及び発酵処理におけるコンタミネーションを防止する観点から、サッカロミセス属セレビシエよりも温度が高い条件下でも生育及び発酵が可能な耐熱性酵母であるクリベロミセス属マーキシアナスが好ましい。
発酵条件は、使用する酵素及び微生物に応じ、適宜定めてよい。

使用するアミラーゼ分解酵素は、特に限定されるものではなく、でんぷんを分解する酵素であればよく、例えばαアミラーゼ、グルコアミラーゼを挙げることができる。
キャッサバ残渣の粘性を下げるために、でんぷん分解酵素以外に、ペクチナーゼ、セルラーゼを併用してもよい。

α?アミラーゼは、キャッサバ残渣１ｇ当たり９×１０^?５Ｕ以上６００Ｕ以下、好ましくは８×１０^?３Ｕ以上０．６Ｕ以下で添加する。グルコアミラーゼは、キャッサバ残渣１ｇ当たり３×１０^?４Ｕ以上２００Ｕ以下、好ましくは３×１０^?２Ｕ以上０．２Ｕ以下で添加する。
セルラーゼ分解酵素を用いる場合、添加量は、キャッサバ残渣１ｇ当たり１×１０^?４Ｕ以上１００Ｕ以下、で添加することが好ましい。
ペクチナーゼを用いる場合は、キャッサバ残渣１ｇ当たり１×１０^?３Ｕ以上１０００Ｕ以下、特に１×１０^?１Ｕ以上１Ｕ以下で添加することが好ましい。

得られた発酵物に含まれるエタノール等の液体成分は、発酵物を圧搾あるいは加熱して、発酵物から液体を除去する操作により行えばよい。

キャッサバ残渣ＤＤＧＳは、粗タンパク質、ビタミン類を豊富に含むだけでなく、家畜の病気等の予防にも優れた効果を有するため、動物又は魚類用飼料として利用することができる。

以上述べたように、これまで用途のなかったキャッサバ残渣ＤＤＧＳ（キャッサバ発酵残物）を動物又は魚類用飼料として利用することができる。
以下、いくつかの実施例を挙げてさらに説明する。

キャッサバ残渣（含水分率７５％）１ｇを８０℃で１時間加熱処理した。
ついで、１．０ユニットのセルラーゼ及び１０ユニットのペクチナーゼ、５．５ユニットのα?アミラーゼ及び２．０ユニットのグルコアミラーゼを用い、加熱処理したキャッサバ残渣を３７℃以上で酵素処理した。

酵素処理後、クリベロミセス属マーキシアナス（Kluyveromyces marxianus）を加え、３０℃で発酵処理を行った。表１に、キャッサバ残渣とキャッサバ残渣の発酵物とに含まれる粗タンパク質、ビタミン類の含有量を示す。

表１に示すように、キャッサバ残渣の発酵物は、キャッサバ残渣に比べ、粗タンパク質量、ビタミン類を豊富に含み、栄養分が高いことがわかる。

得られたキャッサバ残渣の発酵物を圧搾して、エタノールを含む液体を除去してキャッサバ残渣ＤＤＧＳ（キャッサバ発酵残物）を製造した。
キャッサバ残渣、キャッサバ残渣ＤＤＧＳ（キャッサバ発酵残物）及び、でんぷん未抽出のキャッサバを原料としてエタノール発酵を行った後、エタノールを抽出して残った残渣（キャッサバＤＤＧＳ）（Sunshine Biotech International Co.,Ltd製商品）を餌として乳牛に６０日間与え、ミルクの生産量、ミルク中のラクトース含量及び、牛の健康状態を把握するため、ミルク中の白血球数と体細胞数とを調べた。
結果を図１から図３に示す。
図２のミルク中のラクトース含量は、ミルクの品質を示す指標であり、ラクトース含量は値が高いほど鮮度が高いことを示し、図３の体細胞数もミルクの品質を示す指標であるが、体細胞数が低いほど牛の健康状態が良い状況に保たれていることを意味する。
なお、グラフ横軸の記号「ＣＰ」はキャッサバ残渣、「ＦＣＰ」はキャッサバ残渣ＤＤＧＳ（キャッサバ発酵残物）を示す。「ＤＤＧＳ」は、でんぷん未抽出のキャッサバを原料としてエタノール発酵を行った後、エタノールを抽出して残った残渣（Sunshine Biotech International Co.,Ltd製商品）を意味する。
本発明のキャッサバ残渣ＤＤＧＳ（キャッサバ発酵残物）を与えた場合、キャッサバ残渣（ＣＰ）又はでんぷん未抽出のキャッサバを原料としてエタノール発酵を行った後、エタノールを抽出して残った残渣（Sunshine Biotech International Co.,Ltd製商品）（ＤＤＧＳ）を餌とした場合に比べ、ミルクの生産量が高く、鮮度がよく、乳牛の健康状態を良い状態に保つことができ、キャッサバ残渣ＤＤＧＳ（キャッサバ発酵残物）が飼料として優れたものであることがわかる。

バナメイエビの餌として、キャッサバ残渣ＤＤＧＳ又はキャッサバ残渣を配合した飼料を用い（飼料成分を表２に示す）、エビの稚魚７匹を１ロットとして、それぞれの飼料について４ロットを４週間養殖した。

養殖後のエビの個体重量は、キャッサバ残渣ＤＤＧＳ（キャッサバ発酵残物）配合飼料を用いた場合に増加する傾向がみられたほか、生存率に大きな相違がみられた。
生存率は、キャッサバ残渣を配合した飼料で６４．３％であるのに対し、キャッサバ残渣ＤＤＧＳ（キャッサバ発酵残物）配合飼料では、７５．０％と高くなっており、エビの総重量もキャッサバ残渣配合飼料が７８．９２ｇに対し、キャッサバ残渣ＤＤＧＳ配合飼料では、１００．３ｇであった。

Claims

キャッサバ芋からでんぷんを搾取した後の滓であるキャッサバ残渣を、でんぷん分解酵素と微生物とでエタノール発酵し、
得られたエタノール発酵物からエタノールを除去して、乳中の体細胞数を減少するキャッサバ発酵残物を得て、
該キャッサバ発酵残物を動物用飼料として用いることを特徴とする、キャッサバ発酵残物の利用方法。
前記キャッサバ残渣を飼料とした場合に比べて、前記乳中の体細胞数が減少する、請求項１に記載のキャッサバ発酵残物の利用方法。
前記でんぷん未抽出のキャッサバを原料としてエタノール発酵して得られる残渣を飼料とした場合に比べて、前記乳中の体細胞数が減少する、請求項１に記載のキャッサバ発酵残物の利用方法。
前記微生物が、クリベロミセス属微生物又はサッカロミセス属微生物である、請求項１〜３のいずれかに記載のキャッサバ発酵残物の利用方法。
前記乳中の体細胞数が６２６０００cells/mlより少ない、請求項１〜４のいずれか１項に記載のキャッサバ発酵残物の利用方法。