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Allzyme FD_オルテック・ジャパン
オールザイム FD 1 について オールザイム FD 鶏の羽毛（フェザー）は養鶏産業における廃棄物問題か、 もしくは価値のある飼料原料か？ 現在、世界で 400 億羽以上の鶏が人間の消費のために飼育されている。5,100 万トン以上の鶏肉と 1,000 万 トンの七面鳥や鴨肉を生産する過程で、世界全体において養鶏産業は膨大な量の副産物を生産している。そ の副産物とは、羽毛（フェザー）、内臓、脂肪、血液およびその他の関連する「畜産副産物」を指している。 廃棄物 骨 ペットフード向 向け の内臓 内臓 羽毛 販売可能な肉 血液 頭部と足 鶏の約 34％が人間による消費に適しておらず、 それらはリサイクルか飼料、もしくは廃棄物とし て処分しなければならない副産物となる（図 1 参 照）。世界中で毎年増加している副産物の生産量 は、家禽産業が直面している重大な問題のひとつ である（表 1 参照）。 大部分の副産物は、養鶏副産物ミール、血粉、加 水分解フェザーミール、高エネルギー鶏脂などの 家畜飼料向けのタンパク質ミールとして加工され 図1: ブロイラー鶏の部位の平均 （生体重が2.2kg） ている。その処理と栄養面は両方とも同じくらい重要な点であるが、状況によってはこれらが競合す る可能性がある。多くの場合、主な懸念事項として、副産物の処理で原料を高温によって殺菌するた め、生産される副産物の栄養品質の重要性は二次的とみなされる点がある。水分が欠乏した状態で高 温にさらされるため、副産物の栄養価が失われるのである。 表1：世界の家禽副産物の生産量は年間処理される鶏400億羽に基づいている。 副産物 世界の生産量 （百万トン） 羽毛 7.2 内臓 15.2 血液 2.0 死体 2.8 合計 27 1 27.1 2 従来の家禽羽毛の加工方法は、高温と圧力下においてフェザーミールの加水分解を行う。このプロセ スにより未加工の羽毛に比べるとフェザーミールとしての栄養価が改善されるが、最終製品の栄養価 は乏しいため、単胃動物で低量が使用される。Allzyme FD オールザイム FD（FD は Feather Digest「羽 の消化」の略）は、養鶏加工業者やインテグレーターに、家禽の羽毛加工の効率性と経済性を向上さ せると同時にフェザーミールを大豆ミールのような飼料原料と同様の最大限の栄養価値までに引き上 げることを実現する機会を提供する製品である。 オールザイム FD は、リパーゼとプロテアーゼ酵素活性の組み合わせによって家禽の羽毛の主要構成 要素と油脂を効率的に分解する。家禽の羽毛の構造は非常に複雑である。外層は羽包の軸に存在する ケラチンタンパク質を包む硬いワックス状の角皮から構成されている（図 2 参照）。羽毛を家畜飼料 の原料として使用する場合、このケラチン構造を加水分解して消化性や栄養性の有益な形態にしなけ ればならない。鶏によっては分泌される油脂も羽毛の表面に存在している。 羽嚢 ワックス状の角皮 クス状の角皮 タン タンパク質構造 ン ク質構 質 造 リパーゼ リパーゼ酵素活性の機能は、羽毛の外面 にあるワックス状の角皮と羽毛について いる油脂を分解することである。プロテ アーゼは、その後に羽嚢に存在するケラ チン長鎖ペプチドの末端を切断し、その 成分をタンパク質からアミノ酸にする。 プロテア ゼ プロテアーゼ Figure2: of the feather 図2: Structure 羽毛の構造 オールザイム FD 酵素システムには以下が含まれている。 •リパーゼ : 最小として 130 LU/g (Aspergillus niger 由来 ) •プロテアーゼ真菌 : 最小として 12,500 HUT/g (Aspergillus niger 由来 ) 3 従来の加水分解工程におけるバッチコンディション そのままの羽毛を投入 クリーム状になった羽毛中に目 で確認できる羽毛組織がなくな ったら乾燥工程へすすむ 20分で160℃まで上昇させる 羽毛を160℃で30-60分間その 乾燥工程に2-3時間かかる フェザーミールの貯蔵 ままにする 3-4Barsの圧力をかける 粉砕とふるいがけに1時間 20分後圧力を抜く かかる 乾燥工程へ バッチ高温圧力タンク ドラム式乾燥機 サイロ オールザイムFDの加水分解工程におけるバッチコンディション そのままの羽毛を投入 クリーム状になった羽毛中に目 で確認できる羽毛組織がなくな ったら乾燥工程へすすむ 投入中にオールザ イム FDを添加 50℃で40-50分かけて酵素を 培養する 2-3時間の乾燥工程に、 15分で120-125℃まで上昇さ 1時間の粉砕とふるいがけ フェザーミールの貯蔵 せる 羽毛を120-125℃で20分間そ のままにする 15分後圧力を抜く 乾燥工程へ バッチ高温圧力タンク ドラム式乾燥機 4 サイロ 従来の羽毛加工工程の欠点 従来の羽毛加工工程には主要な欠点がある。 加工設備とコスト • • • 従来の羽毛加工の加水分解で施す高温と圧力により、工程設備のガスケットや密封剤の定期的かつ 頻繁な交換が必要となる。交換部品にかかる購入コストに加えて、メンテナンスをするための人件 費もかかる。 ほとんどの加工工場は、加工できる容量が固定されている。従来の加工工程はバッチ当たりの処理 時間が長いため、多くの場合、高額な装置を追加投資することが加工容量を向上させる唯一の方法 である。 長時間にわたる高温および圧力の使用は、高いエネルギー消費（蒸気および電気）とそれに付随す るコストが必要である。 環境問題 • • 養鶏加工工場は、しばしば、羽毛タンパク質（ケラチン）が蒸気加水分解の圧力下に長時間あると きに生成されるアンモニア（NH3）や硫化水素（H2S）などの臭気を排出する。圧力が抜かれる際に は有害な臭いも排出される。加工工場が住宅地の近隣にある場合、悪臭問題は重要な商業課題になる。 状況によっては悪臭を中和する化合物の酸化（例えばバイオフィルターの使用など）が可能であるが、 通常は高いコストがかかる。 不完全なフェザーミールのレンダリング（加水分解）により、黒い脂肪の塊が産出されるときがある。 これは羽毛と酸化グリースや脂肪が混ざった家畜飼料にリサイクルできない物質である。この場合、 埋立地での処理が唯一の解決策である。 羽毛加工：オールザイムFDシステム 羽毛加工のオールザイム FD システムは、一貫式養鶏施設（インテグレーター）において、羽毛加工 を経てフェザーミールが飼料の一部として鶏に給与するために特別に開発された。しかし、この方 法は、副産物加工業者（レンダリング業者）が養鶏インテグレーターに高品質のフェザーミールを 売り戻しをするため、もしくは反芻動物用の高品質なバイパス蛋白質を生成するためにも使用する ことができる。 以下の図式に示された工程は、既存の加工設備に適合することができ、もし新しい設備が必要な場 合はオールザイム FD システムに合わせて調整することができる。 5 バッチシステム 工程1:酵素加水分解 ミキサーのパドルが回転している状態の空の高温圧力タンクに濡れた羽毛を投入する。高温圧力タ ンクが半分量に埋まったら、オールザイム FD を 10L の水とよく混合して入れる。これは、濡れた 羽毛を 1 トン加工するための十分な量である。 •オールザイム FD 0.5kg (kg/t) ＋ メタ重亜硫酸ナトリウム（ピロ亜硫酸ナトリウム）2.5kg (kg/t) 高温圧力タンクが半分量を超えたら、オールザイム FD 混合物をタンクに注ぐ。 最適温度は 45∼50℃であるため、平均温度が 50∼60℃の間で保たれるように高温圧力タンクの温 度を慎重に制御する必要がある。なお、この第一段階において温度が 60°C を超えないことが重要 である。 羽毛が大きい場合やまるごとである場合、最適な加工温度で 90 分間混合し続ける必要がある。 羽毛が小さい場合、最適な加工温度で 45 分間混合し続ける必要がある。 工程2: 殺菌 45 分後、加熱カバーにおける圧力を約 200kPa（30Psi）に、温度を 120∼125℃（250∼260°F）に 急激に上昇させる。この温度を 15∼20 分間保持することで、効果的にフェザーミールを殺菌する。 この工程後、気圧をバルブから完全に抜き、乾燥させる。 工程3: 乾燥 タンパク質の損傷を防止するために、できるだけ低い温度でフェザーミールの乾燥を行う。 回転式の強力空気ドライヤーの使用が好ましい。 工程 4: 最終製品 その後に、必要に応じて、フェザーミールの冷却、粉砕およびふるいがけを行う。オールザイム FD システムによって生産されたフェザーミールは、従来の加工方法で作られたフェザーミールよりも 顕著に白色を帯びており、外観が少しふわふわしている。 そのままの羽毛 加水分解された 酵素加水分解された 羽毛タンパク質 羽毛タンパク質 6 表7: 大豆とフェザーミールのタンパク質含有量とその他の値の概要 タンパク質消化率の 項目 44％ 大豆ミール 従来のフェ ザーミール オールザイムFD フェザーミール 粗タンパク質（％） ペプシン消化率 消化率 44％大豆ミールとの比率（％） 価値 US$ オールザイムFDによる付加価値 US$ 可消化CP エネルギー（TME） TME（In vivo推定値） TME（In vivo測定値） ここで大豆ミールを参照にする理由は、大豆ミールの市場価格が高くなるほどオールザイム FD によ り加工されたフェザーミールの価値が上昇するからである。その詳細は表 8 に示されている。 表 8:アメリカドルにおける大豆ミールとフェザーミールの比較例 その地域の大豆ミール の市場価格（44％CP） 従来のフェザー ミールの価値 オールザイムFD加工 したフェザーミール の価値 可用エネルギーの増加 オールザイム FD を用いて生産されたフェザーミールは、従来のシステムで生産されたフェザーミー ルと比較してエネルギー含有量が高い。算出されるエネルギー量の値はタンパク質と同様のアプロー チに従って計算できる。算出されるエネルギーの値は以下の 2 点から算出することができる。 1. 既存の飼料組成にシャドー値（または追加エネルギー値）を算出エネルギー値として強制的に入力 する。 この数字は、通常、最小コストの飼料組成パッケージに含まれているソリューション方程式から求 めることができる。 2. 飼料中の主要なエネルギー源の原料コストを、供給するエネルギー値で割る。 追加のエネルギーの計算値（$ / kcal または $/ MJ）にオールザイム FD によって改善したフェザーミー ルが供給するエネルギー値を掛けることで、追加の飼料エネルギー源としての値を算出できる。 7 新しい原料成分表を使用した飼料の再設計 自社で生産したフェザーミールを使用するインテグレーターや酵素処理したフェザーミールの購入を 考えている配合飼料会社は、評価する際の最も正確な方法は飼料の再設計である。 飼料の再設計は、フェザーミールにオールザイム FD を加えた新しい飼料成分を、最小費用組成の成 分表に適した酵素加工のフェザーミールとして作成する必要がある。飼料の再設計により、インテグ レーターが使用する飼料ライン中に、原料としてオールザイム FD 加工したフェザーミールを使った 新しい飼料のコストが提示され、もしより高い価格でフェザーミールを売ることができる場合はそう することができる。配合飼料会社は、飼料組成の違いにより、従来の加工方法によるフェザーミール よりもオールザイム FD 加工したフェザーミールに最高値のプレミアムを提供するガイドラインを得 ることができる。 新しい原料成分表を使用した飼料の再設計 オールザイム FD 加工したフェザーミールの価値の推定は、改善されたタンパク質消化率やエネルギー 含有量に基づく方法が、単純で機能的に役立つ。しかし、オールザイム FD 加工したフェザーミール の真の金額的価値は、フェザーミールが最終的に特定の各市場において最高値で応用した場合に決定 される。 高品質のフェザーミールは、単胃飼料中の原料のひとつとしてのみではなく、他にも貴重なエンドユー ザーがいくつか存在する。例えば、反芻動物のためのバイパス蛋白質、乾燥や缶詰のペットフード、 養殖における魚粉の部分的な代替物などが利用例として挙げられる。 8 タイにおけるケーススタディ オールザイム FD 加工したフェザーミールを使用する利点 利点は、以下の 2 つのカテゴリーに分類できる。 1. レンダリング工場における利点 2. 飼料における利点 1.レンダリング工場における利点 電力の節約 タイのある顧客は、従来のフェザーミールの 1kg を生産するために必要とされる石炭の量に対して、 酵素加工フェザーミール 1kg を生産するために必要な石炭の量を比較する試験を行った。その顧客 は以下のコスト差を導き出した。 i. 従来のフェザーミール 1kg あたりのコスト = 20 バーツ (US$0.05) ii. オールザイム FD フェザーミール 1kg あたりのコスト = 1.20 バーツ (US$0.03) オールザイム FD の使用前のフェザーミールの 1 トンを生産する石炭の総コストは 2000 バーツ （US$50）であった。 オールザイム FD を添加した後のフェザーミール 1 トンを生産する石炭の総コストは 1200 バーツ （US$30）に減少した。 梱包・メンテナンス レンダリング工場は、オールザイム FD を使用することによって、梱包・メンテナンスコストを削減 することができたと報告した。その例は、高温圧力タンクの配管、回転軸、ボルト止めされた構造 部や蓋からの漏れを防ぐキャスケット（黒鉛およびテフロン製）の密封剤などが挙げられた。キャ スケットの密封剤が長持ちする理由は、酵素加工フェザーミール処理システムに必要な圧力（殺菌中、 3.8Bar から 2.0Bar に低下）と温度（150℃から 125℃まで低下）が低いためである。 例: 回転軸ミキサーの周りのキャスケットの寿命は一ヶ月である。酵素を使用した後の寿命は 3 ヶ月に なった。キャスケットのコストは 1 セットあったり 30,000 バーツ（US$750）であった。これは、 高温圧力タンクあたり 1 ヶ月 60,000 バーツ（US$1500）または 20,000 バーツ（US$500）の節約に なる。したがって、測定可能な節約は以下になった。 • 石炭のコスト : 800 バーツ (US$20) • キャスケット密封剤のコスト : 133 バーツ (US$3.32) • フェザーミール 1 トンあたりの総節約代 = 933 バーツ (US$23.32) 9 脂肪の塊の減少 レンダリング工場は、オールザイム FD を使用すると脂肪の塊の廃棄物がほとんど排出されなかった ことを報告している。これらの黒い脂肪の塊は、脂肪分（羽毛と皮膚からの油脂）が高温 · 高圧にさ らされるときに生成される。その二つの要因が減少したため、黒い脂肪の塊の廃棄物が消えた。以 前は、脂肪の塊は埋めて廃棄しなければならなく、使用不可能な副生成物であり、工場では不要な 物質で、時間、エネルギー、コストをかけて処理していた不純物であった。 臭気 オールザイム FD を使用するとレンダリング工場から放出される臭いが大幅に軽減したと報告してい る。多くの工場は近隣地域からの苦情を受けており、この問題を担当するタイ政府機関は定期的に 工場に警告を与えていた。罰金が科せられる可能性があったが、オールザイム FD はこれらの悪臭を 軽減させ、環境を改善するであろう。 安全性と従業員の安心感 従業員は高温圧力タンクの近くにおける作業を安心して行うことができたと報告している。以前は、 高圧や高温（150°C）により高温圧力タンクが爆発したり蒸気が漏れたりなどの心配があった。オー ルザイム FD を使用した後、圧力や温度が低くなったためより安心することができたと報告している。 生産時間が減少 生産時間が 5 時間から 4 時間に減少し、総生産時間が 20％削減された。これは、羽毛供給が過剰で あった工場にとって特に利点となる。1 日 20％の生産量を増加させることができるということであ る。 2. 栄養面における利点 真の可消化エネルギー(TME) TME は平均で 15％増加する。これは、飼料設計士にとってより高品質のタンパク質源が使用可能に なることを意味している。飼料設計士は、鶏への悪影響を引き起こすことなく、飼料により高い比 率でフェザーミールを使用することができる。 安価なタンパク質源 フェザーミールは大豆ミールよりも約 2 倍量の粗タンパク質を有している。大豆ミールは、平均し てフェザーミールよりも高価である。したがって、オールザイム FD を添加することでフェザーミー ルのタンパク質消化率が改善されると、高価な大豆ミールの一部をフェザーミールと置き換えるこ とができる。 例: Jowaman 博士による試験では、飼料中のフェザーミールの量を 2％から 4％に倍増させることがで きた。コンピュータプログラムを使用し利用可能な飼料原料を「最小コスト」で算出すれば、飼料 1 トン当たりの節約費を計算できる。総節約費は飼料によって変わってくるが、飼料から大豆ミール を 1％差し引くごとに、1kg 節約できるということである。大豆のコスト ×2 からフェザーミール 1kg のコストを引くことによって導かれるコストが節約される、ということである。 10 まとめ オールザイム FD を使用してフェザーミールを生産すると、レンダリング工場や飼料中に多くの利点 がある。 節約の概要 • オールザイム FD 加工したフェザーミール / トン US$39.60 (1,584 バーツ ) • オールザイム FD システムを使用した際の節約費 / トン US$23.32 (933 バーツ ) 総コストより 800 バーツ (US$20) 減少（エネルギー費） 梱包の寿命で追加の 133 バーツ (US$3.32) したがって、オールザイム FD のコストのほぼ 60％が、栄養面からの利点を考慮する前に、レンダ リング工場での節約によりまかなうことができた。 11 日本におけるケーススタディ 試験条件 従来 オールザイム FD 加工時間 10分で上昇 50℃で45分 温度／圧力 水分40%までの乾燥時間 圧力を維持 140℃で50分 125℃で15分 125℃で15分 180分 120分 0.5kg 2.5kg 合計時間 AllzymeFD(kg/t) メタ重亜硫酸ナトリウム(kg/t) - 水分 40% まで乾燥させた後、従来のリング乾燥システムに製品を移し水分 10% 以下まで落とした。 結果 加工されたサンプルは基本的な栄養値やアミノ酸分析が行われた。代謝エネルギーと in vivo 可消化 タンパク質（IVDP）が算出された。これらは飼料の真の栄養価を計算するうえで重要な項目となる。 ペプシン消化タンパク質（PDP）も測定されたがフェザー蛋白質を評価するにはあまり適さない。 羽毛のサンプル分析 従来 オールザイム FD 蛋白 脂肪 水分 灰分 リジン メチオニン システイン TME（MJ/kg） PDP（サンプル中%） IVDP（サンプル中%） IVDPの増加率% 製品価値（US$）（IVDPが1%で$3.95と仮定） 付加価値（トン当たりUS$） 大豆粕：CP44%、IVDP 38%、現地コスト US$150/ トン、IVDP=US$3.95 12 オルテック・ジャパン合同会社 福岡県福岡市天神 3-3-5 天神安田第 6 ビル 4F 電話：092-718-2288 FAX：092-781-6355