JP2019041665A - 反芻動物から排出される糞便の臭気低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、反芻動物から排出される糞便中の臭気を低減する技術を提供することである。【解決手段】本発明に基づいて、５〜５０質量％の機械パルプを飼料に配合することによって、反芻動物から排出される糞便中の臭気を低減することが可能になる。【選択図】なし

Description

本発明は、反芻動物の飼育方法などに関する。特に本発明は、反芻動物から排出される糞便について、その臭気を低減する技術に関する。

一般に、牧畜分野においては、家畜の乳量の増加や増体重などを目的に、栄養価の高い濃厚飼料が、牧草などの粗飼料とともに使用されることが多い。

濃厚飼料は、トウモロコシ、麦類、大豆などの易消化性炭水化物（デンプンなど）を多く含む一方、粗飼料は、牧草を乾燥した干草（乾草、わら類）や、青刈りした牧草を発酵させたもの（サイレージ化したもの）などを主とする。

反芻動物が粗飼料を摂取し消化することが可能であるのは、ルーメン（第一胃）を有するためである。ルーメンは、反芻動物が有する複数の胃のうち最大の容積を占め、粗飼料中のセルロースやヘミセルロースなどの難消化性の多糖類を分解（ルーメン発酵）し得る微生物群（ルーメン微生物）が豊富に含まれている。

さらに、粗飼料は、牧草の収穫量や作柄により影響を受けやすく、供給量が不安定である。特にわが国では粗飼料の約２０％を輸入に頼っているため、概して価格変動が大きく、また、輸出国の諸事情により輸入困難になる場合もあり、牧場経営を圧迫する場合がある。

このため、牧草に代替でき、且つ安定的に入手可能な反芻動物用飼料が望まれている。
ここで、飼料中の栄養濃度を高めるため、易消化性の炭水化物（デンプン）を多く含む濃厚飼料を粗飼料に配合することが一般に行われている。乳用家畜の乳量を維持し、或いは、肉用家畜の増体を維持するためは、飼料摂取量をも増加させる必要があるが、乳量の増加や体格の増強にともなうエネルギー要求量の増加率は、摂取飼料量の増加率を超えるためである。ところが、濃厚飼料中のデンプンなどの炭水化物は、第一胃（ルーメン）のｐＨを急激に低下させることがあり、結果としてルーメンアシドーシスが発生することがある。ルーメンアシドーシスとは、反芻動物の疾病の一種であり、炭水化物に富む穀物、濃厚飼料、果実類などを急激に摂取することにより引き起こされる。ルーメンアシドーシスにおいては、ルーメン内において、グラム陽性乳酸生成菌、特にStreptcoccus bovisおよびLactobacillus属微生物が増加し、乳酸あるいは揮発性脂肪酸（ＶＦＡ：Volatile Fatty Acid）の異常な蓄積が生じ、ルーメン内のｐＨが低下する（ｐＨ５以下）。その結果、ルーメン内のプロトゾア（原生動物）、及びある種の細菌の減少あるいは消滅を引き起こす。特に急性アシドーシスは、ルーメンの鬱血や脱水症（胃内容浸透圧の上昇に伴い体液が大量に胃内に移動）、さらには昏睡や死をもたらすため、極めて危険である。

ルーメンアシドーシスの予防には、飼料配合の急激な変化を避け、ルーメン発酵を安定化させ、ｐＨの変動を少なくすることが重要である。また、唾液に含まれる重曹はｐＨ調節に寄与するため、十分な反芻によって唾液の分泌が促される飼料を給与することが重要である。

ルーメンアシドーシスを予防する飼料として、特許文献１には、セルロースおよび／またはヘミセルロースを８０％以上含有する木材パルプを含む反芻動物用飼料が開示されている。特許文献１の反芻動物用飼料は発酵が緩やかであるため、ルーメン内で急激なｐＨの低下が起こらずルーメンアシドーシスを予防するものであるが、反芻によってｐＨを安定化させる唾液の分泌を促すかは記載されていない。特許文献２には、目開き０．２ｍｍのスクリーンを通過しない粗大な繊維である粕を０．５重量％以上混合することで消化率が良く、かつ反芻を促す可能性がある飼料である旨が記載されているが、具体的に反芻を促進する効果を明記しておらず、さらに反芻を促す効果は、木材繊維（パルプ）の成分によるものでなく、飼料片の大きさにあると推測している。

さらに、特許文献３には、中性デタージェンド繊維、デンプン及びりんごジュース粕を含む飼料をルーメンが未発達な仔牛に与えることにより、ルーメンアシドーシスを緩和して糞便性状を改善することが開示されている。

一方、牛、羊などの反芻動物から排出される糞便から発生する臭気は問題となっている。特に、反芻動物に濃厚飼料を与えた場合、排出される糞便は臭気が高くなる。そのため、反芻動物の糞は、堆肥化等によって臭気の低減を行う必要があるが、多くのコストを要してしまう。特に環境温度が高い夏季には、糞便の臭気が通常よりも高くなり、害虫が発生するなど、衛生面での問題も生じる。特許文献４には、アミノ酸を添加した低蛋白質飼料に果実ジュース粕又はビートパルプの乾燥物を添加した動物用糞尿臭消臭用飼料が記載されている。

特開２０１１−０８３２８１号公報 特開２０１６−１９２９１６号公報 特開２０１３−２５５４３３号公報 特開２００３−１９９５０９号公報

牛、羊などの反芻動物から排出される糞から発生する臭気は問題となっている。特に、反芻動物に濃厚飼料を与えた場合、排出される糞は臭気が高くなる。そのため、反芻動物の糞は、堆肥化等によって臭気の低減を行う必要があるが、そのため多くのコストを要する。特に環境温度が高い夏季には、糞の臭気が通常よりも高くなり、害虫が発生するなど、衛生面での問題も生じる。

そこで本発明の課題は、反芻動物から排出される糞便の臭気を低減させる技術を開発することである。

上記課題について鋭意検討したところ、本発明者らは、５〜５０質量％の機械パルプを配合した飼料を反芻動物に摂取させることによって糞便中の臭気を低減できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

以下に限定されるものではないが、本発明は下記の態様を包含する。
（１） 反芻動物から排出される糞便中の臭気を低減する方法であって、５〜５０質量％の機械パルプを含有する飼料を反芻動物に摂取させることを含む、上記方法。
（２） 機械パルプが、サーモメカニカルパルプおよび／またはケミサーモメカニカルパルプを含む、（１）に記載の方法。
（３） 機械パルプを含まない飼料を３日以上摂取している反芻動物に、機械パルプを含有する飼料を３日以上摂取させる、（１）または（２）に記載の方法。
（４） 反芻動物がヒツジである、（１）〜（３）のいずれかに記載の方法。
（５） 機械パルプを含まない飼料を摂取させていた時期に排出される糞便と比較して、機械パルプを含有する飼料を摂取させた時期に排出される糞便のスカトール含有量が１０％以上少ない、（１）〜（４）のいずれかに記載の方法。
（６） 前記スカトール含有量が５０％以上少ない、（５）に記載の方法。

本発明によれば、反芻動物から排出される糞便の臭気を効果的に低減することが可能となる。また、反芻を促進して反芻時間が長くなる。

本発明は、５〜５０質量％の機械パルプを含有する飼料を反芻動物に摂取させることにより反芻動物から排出される糞便の臭気を低減させる。本発明は、機械パルプを含有する飼料を摂取させる前、濃厚飼料を含むが機械パルプを含まない飼料を摂取している反芻動物に適用する。また、機械パルプを含まない前記飼料を摂取させていた時期に排出される糞便の臭気成分（アンモニア、ｐ−クレゾール、インドール、スカトール、酢酸、プロピオン酸、ｎ−酪酸、ｉｓｏ−酪酸、ｎ−吉草酸、及びｉｓｏ−吉草酸）と比較して、機械パルプを含有する前記飼料を摂取させた時期に排出される糞便の臭気成分が１０％以上低下することが好ましく、２０％以上低減することがさらに好ましい。また、好ましい態様において、糞便中の臭気成分であるスカトールを同様に３０％以上、４０％以上、５０％以上低減することも可能である。

本発明の反芻動物用飼料は、反芻動物に適用される。反芻動物としては、例えば、乳牛及び肥育牛などの牛、羊、山羊などが挙げられる。本発明の飼料を反芻動物に給与する時期、すなわち適用対象である反芻動物の年齢、体格、健康状態等には特に制限はない。

本発明の飼料は、乾物基準で機械パルプを５〜５０質量％含有することが必要である。本発明の好ましい態様において、機械パルプの配合量は、８〜４０質量％であり、より好ましくは１２〜３０質量％、さらに好ましくは１５〜２５質量％、最も好ましくは１８〜２２質量％である。本発明に係る機械パルプ配合飼料は、３日以上の期間、給与するものとし、発明の効果を大きくするためには５日以上給与することが好ましく、７日以上や１０日以上給与することがより好ましい。また、本発明に係る機械パルプ配合飼料を採食させる前、反芻動物は、機械パルプを３日以上採食していないものとし、発明の効果を大きくするためには機械パルプを５日以上採食していないことが好ましく、７日以上や１０日以上機械パルプを採食していないことがより好ましい。

本発明の飼料はペレット化することもできる。ペレット化は、圧縮成型によって行うことができ、公知の装置を使用することができる。圧縮成型を行うための装置は特に限定されないが、例えば、ブリケッター（北川鉄工所製）、リングダイ式ペレタイザー（ＣＰＭ製）、フラットダイ式ペレタイザー（ダルトン製）を好適な例として挙げることができる。

本発明の反芻動物用飼料において、機械パルプは１種類のものから成るものでもよく、複数のパルプを混合したものでもよい。例えば、原料や製造方法の異なる機械パルプを２種以上混合して使用してもよい。機械パルプとしては、例えば、砕木パルプ（ＧＰ）、リファイナーグラウンドウッドパルプ（ＲＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）などを挙げることができる。

原料の木材としては、例えば、広葉樹、針葉樹、雑木、タケ、ケナフ、バガス、パーム油搾油後の空房が使用できる。具体的には、広葉樹としては、ブナ、シナ、シラカバ、ポプラ、ユーカリ、アカシア、ナラ、イタヤカエデ、センノキ、ニレ、キリ、ホオノキ、ヤナギ、セン、ウバメガシ、コナラ、クヌギ、トチノキ、ケヤキ、ミズメ、ミズキ、アオダモ等が例示される。針葉樹としては、スギ、エゾマツ、カラマツ、クロマツ、トドマツ、ヒメコマツ、イチイ、ネズコ、ハリモミ、イラモミ、イヌマキ、モミ、サワラ、トガサワラ、アスナロ、ヒバ、ツガ、コメツガ、ヒノキ、イチイ、イヌガヤ、トウヒ、イエローシーダー（ベイヒバ）、ロウソンヒノキ（ベイヒ）、ダグラスファー（ベイマツ）、シトカスプルース（ベイトウヒ）、ラジアータマツ、イースタンスプルース、イースタンホワイトパイン、ウェスタンラーチ、ウェスタンファー、ウェスタンヘムロック、タマラック等が例示される。

サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）は、熱処理を行ってから機械処理（リファイニング）をすることによって得られる機械パルプであり、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）は、さらに化学薬品による処理を行って得られる機械パルプである。ＴＭＰは、例えば、蒸気による加熱処理を行ってチップの繊維細胞間の結合を軟化させてからリファイニング処理を行って得られる。ＣＴＭＰは、例えば、チップに対して亜硫酸ナトリウムなどの薬品を含浸させてからリファイニング処理を行って得られる。

まず、チップをチップウオッシャーで洗浄し、チップに付着している土砂などの異物を充分に洗浄除去する。次いで、洗浄チップをスチーミングすることにより、チップ中の空気を完全に除去できると同時に、チップが柔軟化され圧縮されやすくなり、後工程での亜硫酸ナトリウム水溶液の含浸が容易となる。

ＣＴＭＰの場合、亜硫酸ナトリウム水溶液の含浸処理は、チップを圧縮し、圧縮した状態、或いは圧縮した後に亜硫酸ナトリウム水溶液に浸漬させ、圧を解放しチップを膨張させながら亜硫酸ナトリウムを含浸させることで達成できる。この亜硫酸ナトリウム水溶液含浸段階では、薬液をチップ中に十分含浸させることが重要である。亜硫酸ナトリウム水溶液の含浸を完全にするため、プレックススクリューまたはインプレッサーの後にサージビンを設けることもできる。

亜硫酸ナトリウムの添加率は、絶乾チップに対して０．４〜２．０固形分重量％である。亜硫酸ナトリウム水溶液を含浸させたチップは、解繊を良好とする目的で一次リファイニングに先立って予熱処理することが好ましい。この場合の温度は１００〜１３５℃が好ましい。プレヒーティングされたチップは１次加圧リファイナーで解繊される。用いる装置は加圧リファイニング装置であり、リファイナープレート（リファイナセグメント）を除き、他の条件は公知の方法でパルプ繊維に解繊される。リファイニング装置は、シングルディスクリファイナー、コニカルディスクリファイナー、ダブルディスクリファイナー、ツインディスクリファイナー等を用いることができるが、解繊時の濃度が高いほどパルプ繊維のフィブリル化が進行し高品質のパルプを得られることから、好適にはシングルディスクリファイナーが用いられる。リファイニング工程中のチップの濃度は約２０〜６０固形分重量％で実施するのが好ましく、処理温度は１００〜１８０℃が好ましい。更に好ましくは１２０〜１３５℃である。

次いで、解繊パルプは常圧下で二次リファイナーに送られ、目標濾水度まで叩解される。装置としては、公知のリファイニング装置を用い、公知の条件で精砕し、所望のパルプ濾水度まで低下させる。この工程は常圧下で行い、リファイニング装置は一般の常圧型装置を用いるのが好ましく、濃度は約４〜６０％で実施することができる。二次リファイナーは１段でも良いし、複数段であっても良い。

二次リファイニング後、必要に応じて漂白処理を施しても良い。漂白剤としては、ＢＣＴＭＰの製造に使用されている公知の漂白剤を使用でき、特に限定はない。好ましくは、過酸化水素などの過酸化物を使用する。この場合、金属イオンによる過酸化物の分解を防止する目的で、エチレンジアミンテトラアセテート（ＥＤＴＡ）などのキレート剤を併用することもできる。これらの処理は公知の条件で実施することができる。

なお、２種以上の樹種の混合チップから機械パルプを製造する場合にも上記したパルプ化法を適用することができる。混合チップにおける樹種の配合率には特に限定は無い。
本発明の反芻動物用飼料は、水分含有率（水分率）を１５質量％以下とすることが好ましい。水分含有率を１５質量％以下とすることで、運搬性が向上し、微生物による腐敗を軽減できる。反芻動物用飼料の水分含有率は、例えば、１質量％以上としてもよく、５質量％以上に調整してもよい。

飼料の調製と給餌
本発明の飼料は、機械パルプを他の飼料成分と併せて調製すればよく、調製した配合飼料を反芻動物に給与することができる。他の飼料成分としては、粗飼料（例えば牧草）、濃厚飼料（例えばトウモロコシ、麦などの穀類、大豆などの豆類）、ふすま、米糠、おから、蛋白質、脂質、ビタミン、ミネラルなどや添加剤（保存料、着色料、香料等）、等が挙げられる。

本発明の飼料に濃厚飼料を配合する場合、例えば、とうもろこし、小麦、大麦、精白米などの穀物を用いることができる。本発明の飼料においては、例えば、米、小麦、大麦、えん麦、マイロ、とうもろこしなどの穀物を主なデンプン源として用いることができる。

本発明においては、粗飼料を一定レベルで配合することが好ましく、例えば、乾物換算で５〜５０質量％含むことが好ましく、１５〜４８質量％含むことがより好ましく、２５〜４５質量％としてもよい。粗飼料の原料としては、例えば、大豆、大豆粕（加糖加熱処理又は加湿加熱処理等を施した大豆粕を含む）、菜種粕、アマニ粕、コーングルテンミール、濃縮大豆蛋白、小麦グルテン、小麦グルテン酵素分解物などを挙げることができる。

本発明においては、飼料に糖類を配合してもよく、例えば、グルコース、フルクトース、スクロース、ラクトース、及びマルトースなどを好適に配合することができる。
本発明の飼料は、上述した原料の他に、呈味料、ミネラル、ビタミン、有機ミネラル、牧草、イネ科の植物の飼料原料、結晶アミノ酸、油脂、脂肪酸、脂肪酸カルシウム、吸着材、鉱物、植物抽出物、発酵物、着香料、有機酸、抗生物質、動物質性飼料、微生物成分、漢方薬、酵素剤、オリゴ糖、木質系飼料、粘結剤、他の植物体加工副産物などを含んで
もよい。

牧草としては、例えば、オーチャードグラス、チモシー、オーツヘイ、アルファルファ、イタリアンライグラス、アカクローバー等を挙げることができ、イネ科の植物に由来する飼料原料としては、例えば、ソルガム、小麦ストロー、稲わら等を挙げることができる。

本発明の反芻動物用飼料は、水分含有率を１５％以下とすることが好ましい。水分含有率を１５％以下とすることで、運搬性が向上し、微生物による腐敗を軽減できる。飼料の水分含有率は、例えば、１質量％以上としてもよく、５質量％以上に調整してもよい。

本発明の反芻動物用飼料は、例えば、可消化養分総量（ＴＤＮ：Total Digestible Nutrients）を５０〜９５％とすることができるが、６０〜８５％、さらには６５〜８０％としてもよい。粗タンパク質（ＣＰ：Crude Protein）は、例えば、５〜４０％とすることができるが、１０〜３０％、さらには１３〜２５％としてもよい。

具体例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の具体例に限定されるものではない。なお、本明細書において、濃度や％は特に断らない限り質量基準であり、数値範囲はその端点を含むものとして記載される。

実験１：木材機械パルプを含む飼料の製造
針葉樹（エゾトド）の木材チップに、木材チップの絶乾重量あたり０．８％の亜硫酸ナトリウムを含浸させた。取り出したチップを遠心脱水し（遠心脱水後のチップの固形分：２５重量％）、耐圧容器（バッチ式２．５Ｌ容回転型オートクレーブ）において１３５℃で３０分間加熱処理した。加熱処理後の木材チップをブローしてから、加圧リファイナー（熊谷理器工業BRP45-300SS）を用いて１３３℃、５分間の予熱処理、引き続いてリファイニング処理を行い、機械パルプ（ケミサーモメカニカルパルプ）を得た。

この機械パルプを用いて、下記の飼料を調製した。
・飼料１（機械パルプ配合）
配合飼料（α―フレア）、牧草（アルファルファ）、機械パルプの３つを、１６：６４：２０の重量比で混合して調製した。配合飼料のα―フレアは、粒度の違うトウモロコシをブレンドした飼料であり、タイセイ飼料より入手可能である（ＣＰ：１８〜２０、ＴＤＮ：７４）。牧草のアルファルファはタイセイ飼料より入手可能である。
・飼料２（機械パルプ無配合）
配合飼料（α―フレア）と牧草（アルファルファ）を２０：８０の重量比で混合して調製した。

実験２：ヒツジへの給餌試験
ヒツジ８頭を用い、対照群の４頭には、機械パルプを配合した飼料１、実験群の４頭には、機械パルプ無配合の飼料２を給与し、反芻時間と糞便の臭気成分を測定した。
（給餌スケジュール）
・予備期間（１０日間）：実験群、対照群のいずれも飼料２のみを採食させた。
・馴致期間（ ７日間）：実験群には、徐々に飼料１の割合を増やしながら、飼料１と飼料２を採食させ、飼料１を摂取することにヒツジを慣れさせた。対照群には引き続き飼料２を採食させた。
・本実験期間（１０日間）：実験群には飼料１を、対照群には飼料２を採食させた。本実験期間における１日あたりの平均採食量は、飼料１（実験群）が９７３ｇ／日、飼料２（対照群）が１１３２ｇ／日であった。
（反芻時間の測定）
本実験期間の１０日間、ヒツジの行動を目視観察して反芻時間を測定した。５分ごとに行動を観察し，観察時の行動を５分間継続したものとして時間を測定した。この実験においては、口の中で飼料を咀嚼している場合に「反芻」と判断した。
（臭気成分の測定）
本実験期間の最初の５日間、ヒツジから糞尿を採取し、アンモニア、ｐ−クレゾール、インドール、スカトール、酢酸、プロピオン酸、ｎ−酪酸、ｉｓｏ−酪酸、ｎ−吉草酸、ｉｓｏ−吉草酸を定量した。採取した５日間分の糞尿をすべて混ぜ合わせたものを臭気成分の測定用サンプルとし、テクノスルガ・ラボ（静岡県静岡市）にて、下記の方法で臭気成分を定量した。
・アンモニア：イオンクロマトグラフィー
・ｐ−クレゾール，インドール，スカトール：ガスクロマトフィー質量分析
・酢酸、プロピオン酸、酪酸：ガスクロマトフィー

以上の実験結果から明らかなように、ケミサーモメカニカルパルプを飼料に配合することで、反芻時間が大幅に増加し、糞便の臭気成分は１０％以上も低減された。特に、糞便に含まれるスカトールは大幅に減少していた。すなわち、本発明の飼料を反芻動物に給与することによって、糞便の臭気成分を効果的に低減することができる。

Claims (6)

1. 反芻動物から排出される糞便中の臭気を低減する方法であって、
   ５〜５０質量％の機械パルプを含有する飼料を反芻動物に摂取させることを含む、上記方法。
2. 機械パルプが、サーモメカニカルパルプおよび／またはケミサーモメカニカルパルプを含む、請求項１に記載の方法。
3. 機械パルプを含まない飼料を３日以上摂取している反芻動物に、機械パルプを含有する飼料を３日以上摂取させる、請求項１または２に記載の方法。
4. 反芻動物がヒツジである、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 機械パルプを含まない飼料を摂取させていた時期に排出される糞便と比較して、機械パルプを含有する飼料を摂取させた時期に排出される糞便のスカトール含有量が１０％以上少ない、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記スカトール含有量が５０％以上少ない、請求項５に記載の方法。