JPH10504716A - 酵素飼料添加剤およびそれを含有する動物飼料 - Google Patents
酵素飼料添加剤およびそれを含有する動物飼料Info
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Abstract
(57)【要約】
キシラナーゼ、プロテアーゼ、および場合によりβ−グルカナーゼを含む酵素飼料添加剤が提供される。単位量の飼料添加剤当たりのキシラナーゼ活性の単位対同じ単位量の飼料添加剤当たりのβ−グルカナーゼ活性の比は1:0−0.25である。好適には、キシラナーゼはトリコデルマ・ロンギブラキアタムから得られる低pIキシラナーゼおよび/または高pIキシラナーゼである。好適には、プロテアーゼはバシラス・アミロリクエファシエンスから得られるサブチリシンのtyr+217に相当するアミノ酸基位置におけるロイシンによる置換を含む変異体サブチリシンである。
Description
【発明の詳細な説明】
酵素飼料添加剤およびそれを含有する動物飼料
本発明は酵素飼料添加剤に関し、そして特に穀類をベースとした動物飼料の飼
料転換比を減少できる添加剤に関する。
動物が飼料をさらに効率的に消化できるようにするための動物飼料における改
良は絶えず探求されている。主な関心事の1つは、単位体重当たりのその価格を
上昇させることなく飼料の飼料転換比(FCR)を改良することである。FCR
は消費される飼料の量対動物の体重の比である。低いFCRはある量の飼料が見
合ったさらに多い体重を有する成長中の動物を生ずることを示している。これは
動物が飼料をより効率的に利用できることを意味する。飼料のFCRを改良する
ことができる1つの方法はその消化性を増加させることである。
飼料の栄養成分、例えばその澱粉、脂肪、蛋白質およびアミノ酸内容物、の消
化性には種々の制限がある。これらの制限には下記のものが含まれる:
(i)動物の腸内に存在する物質の粘度。そのような粘度は、少なくとも一部は
、可溶性の非−澱粉性多糖類、例えば混合され結合されたβ−グルカン類および
アラビノキシラン類、による。
(ii)飼料の細胞壁、特に穀類中の糊粉層、内での栄養分の捕獲。そのような捕
獲は動物の消化系による破壊に対して比較的耐性がある穀類の細胞壁中の高水準
の非−澱粉性多糖類により引き起こされる。これが動物が細胞内に捕獲された栄
養分を利用するのを妨害している。
(iii)特に若い動物における動物および腸微生物数の両者の、
内因性酵素活性における不足。
消化性を妨害する上記の問題は穀類をベースとした餌、例えば高い小麦含有量
を有するもの、の場合に特に顕著である。
飼料からの栄養分の劣悪な消化性問題のために、動物の栄養需要に合わせるた
めにかなりの量のエネルギー供給物質を含有するように飼料を調合することが一
般的に必要である。そのようなエネルギー供給物質は従来は澱粉、脂肪、糖類、
繊維などを含んでいる。これらのエネルギー供給物質、またはそのような物質の
原料を飼料中に含むという要求はかなりの追加費用を増やすこととなり、それは
経済的な観点から不利である。
穀類をベースとした飼料の劣悪な消化性問題を解決する試みにおいては、酵素
補充剤、例えばβ−グルカナーゼ類またはキシラナーゼ類を動物飼料中に含むこ
とが知られている。例えば、WO91/04673は消化減少を引き起こす家禽
類におけるメラブソープション症候群を緩和するための飼料添加剤を開示してい
る。この添加剤はセルラーゼおよびキシラナーゼを含む。JP−A−60−75
238は、プロテアーゼ−、セルラーゼ−、アミラーゼ−およびリパーゼ−活性
を含む酵素カクテルを含有する室内動物用の飼料を開示している。この参考文献
はこれらの種々の酵素活性により発酵微生物が成長可能になりそしてこれらが飼
料の有用な栄養成分になると推測している。
セルラーゼ類(すなわちセルラーゼ系)はセルロース(β−1,4−D−グル
カン結合)および/またはその誘導体(例えば燐酸膨潤セルロース)を加水分解
しそして主生成物としてグルコース、セロビオース、セロオリゴ糖類などを与え
る酵素組成物である。特定の微生物により製造されたセルラーゼ系はエキソ−セ
ロビオヒドロラーゼ類(EC3.2.1.91)(「CBH」)、エン
ドグルカナーゼ類(EC3.2.1.4)(「EG」)、およびβ−グルコシダー
ゼ類(EC3.2.1.21)(「BG」)と同定されたものを含む数種の酵素分
類からなっている(Schulein,M.,1988)。さらに、これらの分類は個別成分に
さらに分けることができる。例えば複数のCBH成分およびEG成分が種々の細
菌および真菌原料、例えば2種のエキソ−セロビオヒドロラーゼ類であるCBH
IおよびCBHII、少なくとも3種のエンドグルカナーゼ類であるEGI、E
GIIおよびEGIII、並びに少なくとも1種のβ−グルコシダーゼからなる
トリコデルマ・ロンギブラキアタム(trichoderma longibrachiatum)のセルラー
ゼ酵素複合体、から単離されている。エンドグルカナーゼ類およびエキソ−セロ
ビオヒドロラーゼ類はセルロースから小さいセロ−オリゴ糖類(主としてセロビ
オース)への加水分解において相乗的に作用すると考えられており、該糖類は引
き続きβ−グルコシダーゼの作用によりグルコースに加水分解される。セルロー
ス中のβ−1,4−結合を加水分解することの他に、エンド−1,4−グルカナー
ゼ(EC3.2.1.4)は1,3−結合も含有するβ−グルカン類中の1,4結合
も加水分解する。エンドグルカナーゼ類は内部の結合に作用してセロビオース、
グルコースおよびセロ−オリゴ糖類を製造する。エキソ−セロビオヒドロラーゼ
類はセルロース重合体の非−還元性端部に作用して主生成物としてセロビオース
を製造する。
セルロース酵素複合体を製造または発現する有機体はしばしばキシラナーゼ活
性も発現する。例えば、T.ロンギブラキアタムにより製造された2種のキシラ
ナーゼ酵素が同定されている。これらの2種のキシラナーゼ類、すなわち高pI
キシラナーゼ(約9.0のpIを有する)と称されるものおよび低pIキシラナ
ー
ゼ(約5.2のpIを有する)と称されるもの、の精製並びに各々のキシラナー
ゼに関する遺伝子のクローニングおよび塩基配列はWO92/06209に詳細
に記載されている。この文献の図16は低pIおよび高pI遺伝子生成物の両者
に関する推測アミノ酸配列を示している。実施例22は低pIおよび高pIキシ
ラナーゼ遺伝子を過剰発現しそして通常はT.ロンギブラキアタムに関連する非
−キシラナーゼ性のセルラーゼ成分、例えばCBHI、CBHII、EGI、E
GII、EGIIIおよびBG、の一部または全部を製造不能であるT.ロンギ
ブラキアタム菌株の作成方法も教示している。
上記の如く、動物飼料中でのセルラーゼ類およびキシラナーゼ類の使用はプロ
テアーゼ類の使用と同様に知られている。しかしながら、キシラナーゼの多くの
天然産出原料はβ−グルコシダーゼのかなり大量の相対的活性を含有することが
見いだされている。例えばT.ロンギブラキアタムの天然菌株では、キシラナー
ゼ活性対β−グルコシダーゼ活性の比は1:5程度である。最も驚くべきことに
、キシラナーゼが穀類をベースとした飼料中にその最適投与水準またはその付近
で含まれる時にはβ−グルカナーゼ活性を有する酵素の同時存在が飼料のFCR
を増加させることが見いだされており、それはもちろん不利である。この驚異的
な発見を考慮すると、β−グルカナーゼ活性を有する酵素はキシラナーゼが補充
された飼料中では不必要であるだけでなくそれらの存在は実際にキシラナーゼお
よび/またはプロテアーゼの存在から得られる利益にとって有害であると結論さ
れた。
以下の記載および請求の範囲では、キシラナーゼ活性の単位、プロテアーゼ活
性の単位およびβ−グルカナーゼ活性の単位が言及されている。本発明で使用さ
れるこれらの3種の添加剤は下記
の3種の評価方法により測定される。キシラナーゼ活性に関する評価方法
1単位のキシラナーゼ活性は基質から1マイクロモルの還元性糖類(キシロー
ス当量として表示される)を1分間で記載された条件下で遊離する酵素の量であ
る。
試薬
1.1%(重量/容量)キシラン基質
10mlの0.5M水酸化ナトリウムを1.0gのキシラン(Fluka 95590)に
加える。磁気スタラーを用いて30分間混合する。約40mlの0.05M酢酸
ナトリウム緩衝液、pH5.3を加える。1M酢酸を用いてpHを5.3に調節す
る。0.05M酢酸ナトリウム緩衝液、pH5.3を100mlとなるまで充填す
る。基質は使用時には全ての時間にわたり混合されていなければならない。
2.1M酢酸
5.7mlの氷酢酸をメスフラスコ中にピペットで加えそして蒸留水を100
mlとなるまで充填する。
3.0.05M酢酸ナトリウム緩衝液、pH5.3
A.4.1gの酢酸ナトリウムを蒸留水中に溶解させそして蒸留水を1000ml
となるまで充填する。
B.3.0gの氷酢酸を蒸留水中に溶解しそして蒸留水を1000mlとなるまで
充填する。
溶液AのpHを溶液Bを用いてpH5.3に調節する。
4.ジニトロサリチル酸(DNS)試薬
20.0gの3,5−ジニトロサリチル酸を約800mlの蒸留水中に懸濁させ
る。300mlの水酸化ナトリウム溶液(30
0mlの蒸留水中の32.0gのNaOH)を絶えず撹拌しながら徐々に加える
。懸濁液を水浴中で(温度は+48℃越えてはならない)撹拌しながら溶液が透
明になるまで暖める。600gの酒石酸ナトリウムカリウムを徐々に加える。必
要なら溶液が透明になるまで溶液を暖める(温度は+48℃を越えてはならない
)。
蒸留水を2000mlとなるまで充填しそして粗いガラス濾過器を通して濾過
する。
濃色瓶中に室温で貯蔵する。試薬は最大6ヶ月間安定である。
工程
1.酵素サンプル
1mlの酵素希釈物(0.05M酢酸ナトリウム緩衝液、pH5.3中)を+5
0℃において平衡化する。1mlのキシラン基質を加え、撹拌しそして+50℃
において正確に30分間培養する。3mlのDNS−試薬を加え、撹拌しそして
反応混合物を正確に5分間沸騰させる。反応混合物を冷たい水浴中で室温に冷却
しそして蒸留水に対する540nmにおける吸光度を測定する。
2.酵素空試験
1mlのキシラン基質を+50℃において30分間培養する。3mlのDNS
−溶液を加えそして撹拌する。1mlの酵素希釈物(0.05M酢酸ナトリウム
緩衝液、pH5.3中)を加えそして撹拌する。混合物を正確に5分間沸騰させ
る。反応混合物を冷たい水浴中で室温に冷却しそして蒸留水に対する540nm
における吸光度を測定する。
3.標準曲線
0.05M酢酸ナトリウム緩衝液、pH5.3中の無水キシロースから標準曲線
を作成する。標準におけるキシロース濃度は0.05−0.5mg/mlであるべ
きである。1mlの標準溶液、1mlのキシラン基質および3mlのDNS−試
薬を試験管中にピペットで加える。撹拌しそして正確に5分間沸騰させる。反応
混合物を冷たい水浴中で室温に冷却しそして標準空試験に対する540nmにお
ける吸光度を測定する。標準空試験では、キシロース溶液は1mlの0.05M
酢酸ナトリウム緩衝液、pH5.3により置換されている。その他は、標準空試
験はキシロース標準と同様に処理される。
キシロース濃度を吸光度の関数としてプロットする。新しい標準曲線を新しい
DNS−試薬毎に作成する。
計算
サンプルのキシラナーゼ活性は下記の式に従い計算される。
[式中、
A(X) = 酵素サンプルの吸光度
A(O) = 酵素空試験の吸光度
k = 標準曲線の傾斜
C0 = キシロース標準曲線の切片
1000 = 係数、ミリモル→マイクロモル
Df = 拡散係数(ml/g)
MWxy1 = キシロースの分子量
(150.13mg/ミリモル)
t = 反応時間(30分間)]プロテアーゼ活性に関する評価方法
1単位のプロテアーゼは基質から1マイクログラムのフェノール系化合物(チ
ロシン当量として表示される)を1分間で記載された条件下で遊離する酵素の量
である。
試薬
1.0.6%(重量/容量)カゼイン基質
0.6gの乾燥ハンマルステンカゼイン(Hammarsten Casein)(メルク(Merck)
2242)を200mlのビーカー中に重量測定して加える。少量(約5ml)
の蒸留水で湿らせる。カゼインが十分に湿ったら、20mlの0.2M燐酸水素
二ナトリウムを加える。カゼインが溶解しそして乳白色溶液が得られるまで混合
物を撹拌しながら+60℃に暖める。60mlの蒸留水および必要なら1−2滴
のアルコール(発泡防止剤、同様な生成物も使用できる)を加える。室温に冷却
した後に、pHを0.5M水酸化ナトリウムおよび1M乳酸を用いて7.5に調節
する。溶液をメスフラスコ中に移しそして蒸留水を100mlとなるまで充填す
る。
基質溶液は冷たい部屋に貯蔵するなら1週間使用可能である。
2.0.2MNa2HPO4溶液
17.80gの燐酸水素二ナトリウム二水和物を蒸留水中に溶解しそして蒸留
水を500mlとなるまで充填する。
3.0.02MNaCl溶液
1.168gの塩化ナトリウムを蒸留水中に溶解しそして蒸留水を1000m
lとなるまで充填する。
4.沈澱試薬(TCA)
18.80gのトリクロロ酢酸(CCl3COOH)、18.10gの無水酢酸
ナトリウム(CH3COONa)および18.80gの酢酸(CH3COOH)を
蒸留水中に溶解しそして蒸留水を1000mlとなるまで充填する。
5.フェノール試薬
1部のフォリン−シオカルシュー(Folin-Ciocalteau)フェノール試薬を1部の
蒸留水と評価直前に混合する。
6.0.55MNa2CO3溶液
58.295gの炭酸二ナトリウムを蒸留水中に溶解しそして蒸留水を100
0mlとなるまで充填する。
工程
1.酵素サンプル
1mlの酵素希釈物(0.02MNaCl溶液)を+40℃において(約5分
間)平衡化する。5mlの平衡化させたカゼイン基質を加え、撹拌しそして+4
0℃において正確に30分間培養する。5mlの沈澱試薬を加えそして撹拌する
。+40℃において正確に30分間培養しそして直ちに濾紙(ワットマン(Whatm
an)1またはマチェレイ・ナゲル(Machery Nagel)640we)を用いて濾過する
。
2mlの濾液、5mlの0.55MNa2CO3溶液および1mlのフェノール
試薬をピペットで加える。撹拌しそして+40℃において30分間撹拌する。室
温に冷却しそして蒸留水に対する540nmにおける吸光度を測定する。
2.酵素空試験
1mlの酵素希釈物(0.02MNaCl溶液中)を+40℃において(約5
分間)平衡化する。5mlの沈澱試薬を加え、撹
拌しそして+40℃において正確に30分間培養する。5mlのカゼイン基質を
加え、撹拌しそして+40℃において正確に30分間培養する。直ちに濾紙(ワ
ットマン(Whatman)1またはマチェレイ・ナゲル(Machery Nagel)640we)を
用いて濾過する。
濾液を酵素サンプルと同様に処理する。
酵素サンプルと酵素空試験との間の吸光度の差は0.2−0.5であるべきであ
る。
3.標準曲線
10mgのL−チロシンをメスフラスコ中に重量測定して加え、0.02MN
aCl溶液中に溶解しそして0.02MNaCl溶液を100mlとなるまで充
填する。
0.02MNaCl溶液中のチロシン貯蔵溶液から下記の如く希釈物を製造す
る。
1:50 = 2μg/ml
1:20 = 5μg/ml
1:10 = 10μg/ml
1:5 = 20μg/ml
1:3 = 33μg/ml
1:2 = 50μg/ml
2mlの各チロシン希釈物、5mlの0.55MNa2CO3溶液および1ml
のフェノール試薬をピペットで加える。撹拌しそして+40℃で30分間培養す
る。室温に冷却しそして標準空試験に対する660nmにおける吸光度を測定す
る。
チロシン濃度を吸光度の関数としてプロットする。
計算
サンプルのプロテアーゼ活性は下記の式に従い計算される。
[式中、
A(X) = 酵素サンプルの吸光度
A(O) = 酵素空試験の吸光度
k = 標準曲線の傾斜
F = 反応希釈係数(=11)
Df = 拡散係数(ml/g)
t = 反応時間(30分間)]β−グルカナーゼ活性に関する評価方法
1単位のβ−グルカナーゼは基質から1マイクロモルの還元性糖類(グルコー
ス当量として表示される)を1分間で記載された条件下で遊離する酵素の量であ
る。
試薬
1.1.0%(重量/容量)β−グルカン基質
1.0gの混合−結合されたβ−(1,3)(1,4)−グルカン(バイオコン
・バイオケミカルズ・リミテッド)を10mlのエタノールで湿らせる。約80
mlの蒸留水を加えそして沸騰するまで暖める。β−グルカンが溶解しそして濁
った溶液が得られるまで激しく撹拌しながら沸騰を続ける。濁った溶液を絶えず
撹拌しながら室温に冷却しそして蒸留水を加えることによりβ−グルカン濃度を
1.0%(重量/重量)に調節する。ガラス繊維濾紙を通して濾過する。
基質は直ちに使用することができる。基質は冷たい部屋で貯蔵するなら2日間
使用可能である。
2.0.1M酢酸ナトリウム緩衝液、pH5.0
A.8.2gの無水酢酸ナトリウムを蒸留水中に溶解しそして蒸留水を1000m
lとなるまで充填する。
B.6.0gの氷酢酸を蒸留水中に溶解しそして蒸留水を1000mlとなるまで
充填する。
溶液AのpHを溶液Bを用いてpH5.0に調節する。
3.ジニトロサリチル酸(DNS)試薬
20.0gの3,5−ジニトロサリチル酸を約800mlの蒸留水中に懸濁させ
る。300mlの水酸化ナトリウム溶液(300mlの蒸留水中の32.0gの
NaOH)を絶えず撹拌しながら徐々に加える。懸濁液を水浴中で(温度は+4
8℃を越えてはならない)撹拌しながら溶液が透明になるまで暖める。600g
の酒石酸ナトリウムカリウムを徐々に加える。必要なら溶液が透明になるまで溶
液を暖める(温度は+48℃を越えてはならない)。
蒸留水を2000mlとなるまで充填しそして粗いガラス濾過器を通して濾過
する。
濃色瓶中に室温で貯蔵する。試薬は最大6ヶ月間安定である。
工程
1.酵素サンプル
1mlの酵素希釈物(0.1M酢酸ナトリウム緩衝液、pH5.0中)を+30
℃において平衡化する。1mlのβ−グルカン基質を加え、撹拌しそして+30
℃において正確に10分間培養する。3mlのDNS−試薬を加え、撹拌しそし
て反応混合物を正確に5分間沸騰させる。反応混合物を冷たい水浴中で室温に冷
却しそして蒸留水に対する540nmにおける吸光度を測定する。
2.酵素空試験
1mlのβ−グルカン基質を+30℃において10分間培養する。3mlのD
NS−溶液を加えそして撹拌する。1mlの酵素希釈物(0.1M酢酸ナトリウ
ム緩衝液、pH5.0中)を加えそして撹拌する。混合物を正確に5分間沸騰さ
せる。反応混合物を冷たい水浴中で室温に冷却しそして蒸留水に対する540n
mにおける吸光度を測定する。
酵素サンプルと酵素空試験との間の吸光度差は0.3−05でなければならな
い。
3.標準曲線
蒸留水中の無水グルコースから標準溶液を製造する。標準中のグルコース濃度
は0.1−0.6mg/mlであるべきである。1mlのグルコース標準溶液、1
mlの蒸留水および3mlのDNS−試薬を試験管中にピペットで加える。撹拌
しそして正確に5分間沸騰させる。冷水中で室温に冷却しそして標準空試験に対
する540nmにおける吸光度を測定する。標準空試験では、グルコース溶液が
1mlの蒸留水により置換されている。その他は、標準空試験はキシロース標準
と同様に処理される。
グルコース濃度を吸光度の関数としてプロットする。新しい標準曲線を新しい
DNS−試薬毎に作成する。
計算
サンプルのβ−グルカナーゼ活性は下記の式に従い計算される。
[式中、
A(X) = 酵素サンプルの吸光度
A(O) = 酵素空試験の吸光度
k = 標準曲線の傾斜
C0 = グルコース標準曲線の切片
1000 = 係数、ミリモル→マイクロモル
Df = 拡散係数(ml/g)
MWglu = グルコースの分子量
(180.16mg/ミリモル)
t = 反応時間(10分間)]
上記の考察に基づくと、本発明の目的は穀類をベースとした飼料のFCRを改
良しおよび/または消化性を増すための酵素飼料添加剤を提供することである。
従って、本発明は
(i)キシラナーゼ、
(ii)プロテアーゼ、および場合により
(iii)β−グルカナーゼ
を含み、ここで1gの飼料添加剤当たりのキシラナーゼ活性の単位対1gの飼料
添加剤当たりのβ−グルカナーゼ活性の比は1:0−0.25である酵素飼料添
加剤を提供する。
動物の飼料中への上記の酵素飼料添加剤の含有により動物が飼料をより効率的
に消化可能になることが見いだされた。ここで、添加剤の飼料への添加は動物が
飼料から得ることができる飼料蛋白質およびエネルギーの割合を増す。これはま
た飼料のFCRを改良して使用時にそれをさらに経済的なものにする。
動物が利用できるエネルギー、蛋白質、およびアミノ酸の同じ栄養水準を同時
に保ちながら、栄養、および/または蛋白質、および/またはアミノ酸含有量を
減少させることにより、従来の飼
料を改変することにより本発明のこの面を使用することもできる。このことは動
物飼料に従来含まれている高価なエネルギーおよび蛋白質補充剤の量を従来の飼
料と比べて減少しうることを意味する。蛋白質補充剤は魚ひきわり、肉ひきわり
、大豆、菜種またはカノーラを含む。これはその栄養価値を減じることなく単位
重量の動物飼料当たりの価格における十分な減少をもたらす。代わりとして、ま
たはそれに加えて、アミノ酸補充剤の量を従来の飼料と比べて減少させることが
でき、それもかなりの価格節約をもたらす。
本発明に従う酵素飼料添加剤は多くの方法で製造することができる。例えば、
それは適当な活性を有する種々の酵素を混合して酵素混合物を製造することによ
り簡単に製造できる。この酵素混合物を飼料と直接混合することもでき、または
さらに簡便には例えば粉砕された小麦、トウモロコシもしくは大豆粉末の如き穀
類をベースとした担体物質に含浸させることもできる。そのような含浸させた担
体も本発明に従う酵素飼料添加剤を構成するものである。
代わりとして、例えば粉砕された小麦またはトウモロコシから製造された穀類
をベースとした担体に適当な活性を有する酵素を同時にまたは連続的に含浸させ
ることもできる。例えば、粉砕された小麦担体に最初にキシラナーゼを、第二に
プロテアーゼを、そして場合により最後にβ−グルカナーゼを噴霧してもよい。
これらの酵素を含浸させた担体物質も本発明に従う酵素飼料添加剤を構成するも
のである。
本発明の飼料添加剤を動物飼料と直接混合してもよく、または1種もしくはそ
れ以上の飼料添加剤、例えばビタミン飼料添加剤、ミネラル飼料添加剤およびア
ミノ酸飼料添加剤、と混合してもよ
い。生じた数種のタイプの化合物を含む飼料添加剤を次に適当な量で飼料と混合
することができる。
穀類をベースとした担体を含む本発明の飼料添加剤は通常は1キロの飼料当た
り0.01−50g、より好適には0.1−10g/キロそして最も好適には約1
g/キロの量で混合される。
本発明の酵素飼料添加剤を製造する別の方法は所望する酵素を生成する微生物
を所望する相対的な量で組み換えDNA技術により構成することである。これは
、例えばキシラナーゼをコードづけする遺伝子の複写数を増加することによりお
よび/またはキシラナーゼ遺伝子の前で適当な強いプロモーターを使用すること
により行うことができる。代わりとしてまたはそれに加えて、微生物菌株をある
種のセルラーゼ遺伝子、特にエンドグルカナーゼ類、に関して欠失させることが
できる。
本発明により提供される酵素飼料添加剤は他の酵素、例えば1種もしくはそれ
以上のα−アミラーゼ、グルコアミラーゼ、ペクチナーゼ、マンナンナーゼ、α
−ガラクトシダーゼ、フィターゼおよびリパーゼ、を含んでいてもよい。所望す
る活性を有する酵素を例えばキシラナーゼおよびプロテアーゼとこれらを穀類を
ベースとした担体上に含浸させる前に混合してもよく、またはそのような酵素を
そのような穀類をベースとした担体上に同時にまたは連続的に含浸させてもよい
。担体を次に穀類をベースとした飼料と混合して最終的な飼料を製造する。酵素
飼料添加剤を個別の酵素活性の溶液として調合しそして次にこの溶液をペレット
またはひきわり状に予め製造された飼料物質と混合することもできる。
酵素飼料添加剤を動物が摂取する第二の(そして異なる)飼料または飲料水の
中に加えることによりそれを動物の餌に含有させ
ることもできる。従って、本発明により提供される酵素混合物を穀類をベースと
した飼料自体の中に加えるということは必須ではないが、そのような加入が本発
明の特に好適な面を形成する。
本発明により提供される酵素混合物はキシラナーゼを必須成分として含む。こ
のキシラナーゼは細菌、例えばバシラス(Bacillus)、ストレプトマイセス(Strep
tomyces)、クロストリジウム(Clostridium)、サーモノスポラ(Thermonospora)、
マイクロテトラ−スポラ(Microtetra-spora)、またはルミノコッカス(Ruminococ
cus)から得られる。しかしながら、キシラナーゼが真菌、例えばトリコデルマ(T
richoderma)、アスペルギルス(Aspergillus)、フミコラ(Humicola)またはネオカ
リマスチックス(Neocallimastix)から得られることがさらに好ましい。キシラナ
ーゼがWO92/06209の実施例22の方法により得られるトリコデルマ・
ロンギブラキアタムから得られる低pIキシラナーゼ(pI=5.2)および/
または高pIキシラナーゼ(pI=9.0)であることが特に好ましい。キシラ
ナーゼが高pIキシラナーゼであることが特に好ましい。そのようなキシラナー
ゼ組成物は約1:0.005の1単位量当たりのキシラナーゼ活性対同じ単位量
当たりのβ−グルカナーゼ活性の比を有する。キシラナーゼは自然界で見られな
いアミノ酸配列、例えば天然産出キシラナーゼ中の1つもしくはそれ以上のアミ
ノ酸基を挿入、欠失または置換することにより改変された天然産出キシラナーゼ
のものに相当する配列、を有する変異体キシラナーゼであってもよい。
例えばここに記載したもののような酵素組成物が数種の方法により製造できる
ことは酵素製造技術の専門家には容易に理解される。例えば、キシラナーゼを含
みそして限られた量だけのβ−グ
ルカナーゼ活性を有する酵素組成物は、そのようなキシラナーゼを発現する宿主
を遺伝子的に操作して望まない遺伝子を欠失または改変してその遺伝子またはそ
こからの発現生成物を不活性化することにより、製造できる。さらに、酵素組成
物は精製方法、例えばセルラーゼ複合体全体から特に所望する活性(キシラナー
ゼ)を精製することにより、により製造することもできる。米国特許第5,32
8,841号に記載されている他の精製方法はポリエチレングリコールなどを使
用する精製を含んでいる。同様に、そのような酵素組成物を発酵最適化工程によ
り製造することができ、それによると発酵工程中のpH、温度、炭素原料、また
はこれらの組み合わせの変化により酵素成分活性の比を変えることができる。
本発明の最も好適な面に従うと、キシラナーゼは1つもしくはそれ以上の機能
性エンドグルカナーゼI(EGI)、機能性エンドグルカナーゼII(EGII
)、機能性セロビオヒドロラーゼI(CBHI)および機能性セロビオヒドロラ
ーゼII(CBHII)を欠失している形質転換された宿主から製造された高p
Iまたは低pIキシラナーゼを過剰発現するT.ロンギブラキアタムからのもの
である。そのような形質転換された宿主の製造並びに高および低pIキシラナー
ゼ類の製造は上記のWO92/06209に記載されている。
そのような宿主から生ずるキシラナーゼは天然産出原料から得られるキシラナ
ーゼ類と比べてかなり低い水準のβ(1,4)−グルカナーゼを有する酵素であ
る。そのような宿主を使用することにより、同じ単位量中の1単位のキシラナー
ゼ活性に比べて単位量当たり0.005単位のβ−グルカナーゼしか含まない酵
素組成物が得られる。本発明の好適な面では、酵素飼料添加剤は
1:0−0.01そしてより好適には1:0−0.005のキシラナーゼ活性対β
−グルカナーゼ活性の比を含む。
1gの飼料添加剤当たりのキシラナーゼ活性の単位対1gの飼料添加剤当たり
のプロテアーゼ活性の比は好適には1:0.001−1,000、より好適には1
:0.01−100そして最も好適には1:0.1−10である。
本発明により提供される酵素混合物は必須成分としてプロテアーゼも含む。プ
ロテアーゼはバシラス属、例えばバシラス・アミノリクエファシエンス(Bacillu
s amyloliquefaciens)、バシラス・レンタス(Bacillus lentus)、バシラス・リ
ケニフォルミス(Bacillus licheniformis)、バシラス・サブチリス(Bacillussub
tilis)、またはバシラス・アルカロフィルス(Bacillusalcalophilus)を含むがそ
れらに限定されない菌株、から誘導できるサブチリシンである。
適当なプロテアーゼ類は下記の市販のプロテアーゼ類を含むがそれらに限定さ
れるものではない:ノボ・ニュートラーゼ(NovoNEUTRASE)(商標)(ノボ・ノ
ルディスクから市販されている)、プラフェクト(PURAFECT)(商標)(ゲネンコ
ル・インターナショナルから市販されている)、サビナーゼ(SAVINASE)(商標)
(ノボ・ノルディスクから市販されている)、マキサカル(MAXACAL)(商標)(
ジスト−ブロカデスから市販されている)、デュラジム(DURAZYM)(商標)(ノ
ボ・ノルディスクから市販されている)、およびマキサペム(MAXAPEM)(ジスト
−ブロカデスから市販されている)。
サブチリシンは自然界では見られないアミノ酸配列、例えば天然産出サブチリ
シン中の1つもしくはそれ以上のアミノ酸基を挿入、欠失または置換することに
より改変された天然産出サブチリ
シンのものに相当する配列、を有する変異体サブチリシンであってもよい。適当
な変異体サブチリシン類はEP−A−0130756(US−Re−34606
に相当する)(位置+155、+104、+222、+166、+33、+16
9、+189、+217、+156、+152における変異を含む)、EP−A
−0251446、WO91/06637などに記載されている。最も好適なサ
ブチリシンはバシラス・アミロリクエファシエンスから得られるサブチリシンの
tyr+217に相当するアミノ酸基位置におけるロイシンによる置換を含む変
異体サブチリシンである。
そのような変異体サブチリシンを製造する方法はUS−Re−34606およ
びEP−A−0251446の公報に詳細に記載されている。
本発明の酵素混合物中に含まれるプロテアーゼはβ−グルカナーゼ活性を含む
べきでなくまたは相対的に含むべきでない。これにより、上記のようにしてプロ
テアーゼをキシラナーゼと混合することにより製造された生じた酵素飼料添加剤
が低いまたは0水準の所望するβ−グルカナーゼ活性を有することが確実になる
。天然にプロテアーゼ類を製造する微生物は必ずしも高水準のβ−グルカナーゼ
類を製造しないため、これは飼料添加剤のキシラナーゼ成分に関するものより問
題は少ない。
本発明の酵素飼料添加剤として提供されるキシラナーゼとプロテアーゼとの組
み合わせが互いの効果を増加させるそれらの能力に関して補充および相乗効果を
有しており、穀類をベースとした動物飼料のFCRを減じるという本発明により
得られる利点を与える。
上記の如く、本発明により提供される酵素混合物は穀類をベー
スとした飼料の製造における飼料添加剤としての使用に好適である。
本発明の別の面に従うと、この穀類をベースとした飼料は少なくとも25重量
%、より好適には少なくとも35重量%、の小麦もしくはトウモロコシまたはこ
れらの穀類の両者の組み合わせを含んでいる。飼料はさらにキシラナーゼを飼料
が1kg当たり100−100,000単位のキシラナーゼ活性を含むような量
で、プロテアーゼを飼料が1kg当たり100−100,000単位のプロテア
ーゼ活性を含むような量で、そして場合によりβ−グルカナーゼを含んでいる。
1kgの飼料当たりのキシラナーゼ活性の単位対1kgの飼料当たりのβ−グル
カナーゼ活性の単位の比は1:0−0.25の範囲内である。
好適には、飼料に加えられる飼料添加剤の量は生ずる飼料が1kg当たりそれ
ぞれ1,000−10,000単位のキシラナーゼ活性およびプロテアーゼ活性の
両者を含むようなものである。
本発明の別の面では、少なくとも25重量%の小麦および/またはトウモロコ
シ並びに1kg当たり100−100,000単位のバシラス・アミロリクエフ
ァシエンスから得られるサブチリシンのtyr+217に相当するアミノ酸基位
置におけるロイシンによる置換を含む変異体サブチリシンを含む穀類をベースと
した飼料が提供される。
本発明に従う穀類をベースとした飼料は動物、例えば七面鳥、ガチョウ、カモ
、豚、羊および牛、に適する。しかし飼料は特に家禽類および豚、そして特にブ
ロイラー鶏、に適する。
本発明はさらに、1gの組成物当たりのキシラナーゼ活性の単位対1gの組成
物当たりのβ−グルカナーゼ活性の単位の比が1:0−0.25であることを特
徴とするトリコデルマ・ロンギ
ブラキアタムから得られる低pIキシラナーゼおよび/または高pIキシラナー
ゼ並びに場合によりβ−グルカナーゼを含む組成物の飼料添加剤としての使用も
提供する。
飼料添加剤としてのこの組成物の上記の使用は改良されたFCRを有する穀類
をベースとした飼料を製造する。本発明の別の面に従うと、そのような飼料は(
i)少なくとも25重量%の小麦および/またはトウモロコシ、並びに(ii)飼
料が1kg当たり100−100,000単位のキシラナーゼを含むような量の
トリコデルマ・ロンギブラキアタムから得られる高pIキシラナーゼおよび/ま
たは低pIキシラナーゼを含む。
上記の使用並びに高および/または低pIキシラナーゼを加えた穀類をベース
とした飼料により、動物がその飼料をより効率的に消化可能になる。それ故、そ
のようなキシラナーゼ含有飼料添加剤の飼料への添加は動物が飼料から栄養的に
得られる飼料蛋白質およびエネルギーの割合を増加させる。これはまた飼料のF
CRを改良してそれを使用時にさらに経済的なものにする。そのようなキシラナ
ーゼを含む飼料添加剤はもちろん上記の飼料添加剤と同じ方法で製造することが
できる。
本発明を下記の実施例によりさらに説明する。実施例1
コッブ雄ブロイラー鶏に表1に示された小麦をベースとした初期飼料を生後2
1日まで与えた。
鶏の上記の初期餌には種々の量のトリコデルマ・ビリデから得られたキシラナ
ーゼおよび/またはトリゴデルマ・ロンギブラキアタムから得られたβ−グルカ
ナーゼが補充されていた。T.ビ
リデは1,000単位のキシラナーゼ活性に対して55単位のβ−グルカナーゼ
活性を生成するような1単位量当たりの相対的に高いキシラナーゼ活性のために
選択された変異した菌株であった。鶏を各グループ当たり30羽の鳥が含まれる
ような24の別々のグループに分けた。24のグループの餌には0、500、1
,000、2,000、4,000および8,000単位/kgのキシラナーゼ、並
びに0、250、500および1,000単位/kgのβ−グルカナーゼの組み
合わせの1種が補充されていた。
これらの試験の各々に関する飼料転換比が得られ、そしてこの値は下記の表2
に示されている。
上記の表2に示されたデータから、β−グルカナーゼ活性の存在は特に約1,
000−3,000単位/kgの最適キシラナーゼ水準においてはFCR値を不
利に増加させることが明らかである。
上記の表2に示された結果から、FCR値の改良を得るために
は、飼料中に存在するキシラナーゼ活性の単位はβ−グルカナーゼ活性の単位よ
り少なくとも4倍は多くなくてはならないと結論された。好適にはキシラナーゼ
活性の単位はβ−グルカナーゼ活性の単位より少なくとも100倍、そしてより
好適には少なくとも1,000倍であるべきである。実施例2
ロス1ブロイラー鶏(雌雄混合)の数個のグループに下記の表3に示された初
期飼料および仕上げ飼料を生後0−21日および22−42日に与えた。これら
のグループの各々は90羽の鳥を含んでいた。
ブロイラー鶏の対照グループには酵素が補充されたそれらの餌は与えられなか
った。第2グループZには3,000単位/kgのWO92/06209に記載
されているような機能性EGI、EGII、CBHIおよびCBHIIを欠失し
ているT.ロンギ
ブラキアタムの形質転換菌株から製造された高pIキシラナーゼが補充されたそ
れらの餌が与えられた。グループA、C、Eには同じキシラナーゼ、並びにその
他にそれぞれ2,000、4,000および6,000単位/kgのノボ・ノルデ
ィスクから得られるノボ・ニュートラーゼ(Novo Neutrase)(商標)が補充され
たそれらの餌が与えられた。グループB、DおよびFには同じ高pIキシラナー
ゼ、並びにその他にそれぞれ2,000、4,000および6,000単位/kg
のUS−Re.−34606に記載されているようなバシラス・アミロリクエフ
ァシエンスサブチリシンのtyr+217に相当するアミノ酸基位置においてロ
イシンにより置換された変異体サブチリシンが補充されたそれらの餌が与えられ
た。これらの試験の結果は下記の表4に示されている。
上記のデータから、キシラナーゼおよびプロテアーゼであるノボ・ニュートラ
ーゼを使用する時には平均FCRが1.84であることを計算できる。他方では
、本発明のキシラナーゼおよび変異体サブチリシンを使用する時には平均FCR
は1.82である。グループZおよびA−Fの各々は対照グループから得られる
もの
と等しいかまたはそれより優れたFCR値を生ずる。実施例3
ロス1雄ブロイラー鶏の2グループに各々実施例1の表1に示された小麦をベ
ースとした初期飼料を0−7日に与えた。初期飼料には抗生物質、抗球菌剤また
は酵素は補充されていなかった。
7−21日には、各々のグループに下記の表5に示されている基本的な小麦を
ベースとした飼料をひきわりの形状で与えた。
第1対照グループの鶏には酵素が補充されたそれらの餌は与えられなかった。
第2試験グループに与えられた上記の小麦をベースとした飼料にはWO92/0
6209に記載されているような機能性EGI、EGII、CBHIおよびCB
HIIを欠失しているT.ロンギブラキアタム菌株から得られた強化低pIキシ
ラナーゼが補充されていた。小麦餌中のキシラナーゼ含有水準は184単位/k
gであった。対照グループは2.00の平均FCR
を有していた。対照的に、低pIキシラナーゼが補充された飼料が与えられた試
験グループは1.89のFCRを有していた。キシラナーゼの添加による飼料の
FCRにおけるそのような減少は飼料の栄養性能が改良されることを示している
。実施例4
各々がPIC商業用遺伝子型の12匹の去勢された雄豚を含む6グループにそ
れぞれ6種の餌をペレット形で随時与えてトリコデルマ・ロンギブラキアタムに
より得られた強化pIキシラナーゼの効果を評価した。試験の開始時に、豚は生
後約10週であった。そこで、異なるトウモロコシ/小麦比を有する3種の基本
的な飼料を下記の表6に従い調合したが、ここでは種々の成分の量はkg/tの
飼料により表示されている。
各々の飼料を対照(酵素補充なし)として、または1kgの飼
料当たり6,270単位のキシラナーゼを補充して試験した。試験したキシラナ
ーゼはWO92/06209に記載されているように機能性EGI、EGII、
CBHIおよびCBHIIを欠失しているトリコデルマ・ロンギブラキアタムか
ら得られた強化高pIキシラナーゼである。
これらの種々の試験の結果を下記の表7に示す。
表7に示された結果からキシラナーゼの添加がトウモロコシおよび小麦の異な
る割合から製造された60重量%の穀類を含有する餌が与えられた最終的な豚で
は1日の体重増加を平均9%とかなり改良したことがわかる。全体としては、飼
料摂取およびFCRの両者もかなり改良された。実施例5
ニコラス雄七面鳥の4つのグループに表8に記載されているトウモロコシをベ
ースとした初期飼料をひきわりの形状で生後21
日まで与えた。
第1対照グループには補充されていない表8の飼料が与えられた。3つの他の
試験グループの飼料にはそれぞれ2,000単位/kg、4,000単位/kgお
よび6,000単位/kgのUS−Re.−34606に記載されているようなバ
シラス・アミロリクエファシエンスサブチリシンのtyr+217に相当するア
ミノ酸基位置においてロイシンにより置換された変異体サブチリシンが補充され
た。これらの試験の結果は下記の表9に示されている。
上記のデータから、飼料に加えられる時のプロテアーゼの含有量の増加が飼料
のFCRの減少という有利な結果を有することがわかる。
本発明に従い製造される飼料を動物、例えばガチョウ、カモ、羊および牛、並
びに鶏、七面鳥および豚に与える時にFCR値の改良という以上で示された効果
が得られる。
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フロントページの続き
(72)発明者 ベッドフォード,マイケル・リチャード
イギリス国 ウイルシャイア・エス・エヌ
8 1エー・エー、マールボロウ、ハイ・
ストリート、アイルスベリー・コート、マ
ーケット・ハウス(番地なし)、フィンフ
ィーズ・インターナショナル・リミテッド
(72)発明者 モーガン,アンドリュー・ジョン
イギリス国 ウイルシャイア・エス・エヌ
8 1エー・エー、マールボロウ、ハイ・
ストリート、アイルスベリー・コート、マ
ーケット・ハウス(番地なし)、フィンフ
ィーズ・インターナショナル・リミテッド
(72)発明者 クラークソン,キャスリーン
アメリカ合衆国 カリファルニア 94080、
サウス・サン・フランシスコ、キンボー
ル・ウエイ 180、ジェネンコー・インタ
ーナショナル・インク
(72)発明者 シュルツ,ヘイゲン・クラウス
イギリス国 ウイルシャイア・エス・エヌ
8 1エー・エー、マールボロウ、ハイ・
ストリート、アイルスベリー・コート、マ
ーケット・ハウス(番地なし)、フィンフ
ィーズ・インターナショナル・リミテッド
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.(i)キシラナーゼ、 (ii)プロテアーゼ、および場合により (iii)β−グルカナーゼ を含み、1gの飼料添加剤当たりのキシラナーゼ活性の単位対1gの飼料添加剤 当たりのβ−グルカナーゼ活性の単位の比が1:0−0.25である酵素飼料添 加剤。 2.キシラナーゼが細菌から得られる、請求の範囲第1項記載の酵素飼料添加剤 。 3.細菌がバシラス、ストレプトマイセス、クロストリジウムまたはルミノコッ カスである、請求の範囲第2項記載の酵素飼料添加剤。 4.キシラナーゼが真菌から得られる、請求の範囲第1項記載の酵素飼料添加剤 。 5.真菌がトリコデルマ、アスペルギルス、フミコラまたはネオカリマスチック スである、請求の範囲第4項記載の酵素飼料添加剤。 6.キシラナーゼがトリコデルマ・ロンギブラキアタムから得られる低pIキシ ラナーゼおよび/または高pIキシラナーゼである、請求の範囲第5項記載の酵 素飼料添加剤。 7.高pIキシラナーゼを含む、請求の範囲第6項記載の酵素飼料添加剤。 8.キシラナーゼが自然界で見られないアミノ酸配列、例えば天然産出キシラナ ーゼ中の1つもしくはそれ以上のアミノ酸基を挿入、欠失または置換することに より改変された天然産出キシラナーゼのものに相当する配列、を有する変異体キ シラナーゼである、 請求の範囲第1項記載の酵素飼料添加剤。 9.プロテアーゼがサブチリシンである、前記請求の範囲のいずれかに記載の酵 素飼料添加剤。 10.サブチリシンがバシラス・アミロリクエファシエンス、バシラス・レンタ ス、バシラス・リケニフォルミス、バシラス・サブチリス、またはバシラス・ア ルカロフィラスから誘導される、請求の範囲第10項記載の酵素飼料添加剤。 11.サブチリシンが自然界で見られないアミノ酸配列、例えば天然産出サブチ リシン中の1つもしくはそれ以上のアミノ酸基を挿入、欠失または置換すること により改変された天然産出サブチリシンのものに相当する配列、を有する変異体 サブチリシンである、請求の範囲第9項記載の酵素飼料添加剤。 13.変異体サブチリシンがバシラス・アミロリクエファシエンスサブチリシン のasn+155、tyr+104、met+222、gly+166、ser +33、gly+169、phe+189、tyr+217、glu+156、 またはala+152に相当するアミノ酸基位置における他の19種の天然産出 アミノ酸の1種による置換を含む、請求の範囲第12項記載の酵素飼料添加剤。 14.変異体サブチリシンがバシラス・アミロリクエファシエンスサブチリシン のtyr+217に相当するアミノ酸基位置におけるロイシンでの置換を含む、 請求の範囲第12項記載の酵素飼料添加剤。 15.キシラナーゼ活性対プロテアーゼ活性の単位の比が1:0−0.01であ る、前記請求の範囲のいずれかに記載の酵素飼料添加剤。 16.キシラナーゼ活性対β−グルカナーゼ活性の単位の比が 1:0−0.005である、請求の範囲第15項記載の酵素飼料添加剤。 17.1gの飼料添加剤当たりのキシラナーゼ活性の単位対1gの飼料添加剤当 たりのプロテアーゼ活性の単位の比が1:0.001−1.000である、前記請 求の範囲のいずれかに記載の酵素飼料添加剤。 18.さらにα−アミラーゼ、グルコアミラーゼ、ペクチナーゼ、マンナンナー ゼ、α−ガラクトシダーゼ、フィターゼおよびリバーゼの少なくとも1種も含む 、前記請求の範囲のいずれかに記載の酵素飼料添加剤。 19.さらに担体も含む、前記請求の範囲のいずれかに記載の酵素飼料添加剤。 20.担体が粉砕された小麦、トウモロコシ、大豆またはこれらの物質のいずれ かの副生物である、請求の範囲第19項記載の酵素飼料添加剤。 21.飼料転換比を改良しおよび/または穀類をベースとした飼料の消化性を増 すための、前記請求の範囲のいずれかに記載の酵素飼料添加剤の使用。 22.(i)少なくとも25重量%の小麦および/またはトウモロコシ、(ii) 飼料が1kg当たり100−100,000単位のキシラナーゼ活性を含むよう な量のキシラナーゼ、(iii)飼料が1kg当たり100−100,000単位の プロテアーゼ活性を含むような量のプロテアーゼ、および場合により(iv)β− グルカナーゼを含み、飼料の1kg当たりのキシラナーゼ活性の単位対1kgの 飼料当たりのβ−グルカナーゼ活性の単位の比が1:0−0.25である、穀類 をベースとした飼料。 23.1kg当たり1,000−10,000単位のキシラナー ゼ活性および1kg当たり1,000−10,000単位のプロテアーゼ活性を含 む、請求の範囲第22項記載の穀類をベースとした飼料。 24.少なくとも35重量%の小麦および/またはトウモロコシを含む、請求の 範囲第22項または第23項記載の穀類をベースとした飼料。 25.少なくとも25重量%の小麦および/またはトウモロコシ並びに1kg当 たり100−100,000単位のバシラス・アミロリクエファシエンスから得 られるサブチリシンのtyr+217に相当するアミノ酸基位置におけるロイシ ンによる置換を含む変異体サブチリシンを含む穀類をベースとした飼料。 26.(i)少なくとも25重量%の小麦および/またはトウモロコシ、並びに (ii)飼料が1kg当たり100−100,000単位のキシラナーゼ活性を含 むような量のトリコデルマ・ロンギブラキアタムから得られる高pIキシラナー ゼおよび/または低pIキシラナーゼを含む穀類をベースとした飼料。 27.家禽類飼料としてまたは豚飼料としての請求の範囲第22項−第26項の いずれかに記載の穀類をベースとした飼料の使用。 28.1gの組成物当たりのキシラナーゼ活性の単位対1gの組成物当たりのβ −グルカナーゼ活性の単位の比が1:0−0.25であることを特徴とする、ト リコデルマ・ロンギブラキアタムから得られる低pIキシラナーゼおよび/また は高pIキシラナーゼ並びに場合によりβ−グルカナーゼを含む組成物の使用。
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