動物飼料用セルラーゼ ― 家禽・豚・反芻動物の消化性向上のための非デンプン性多糖類(NSP)分解
セルラーゼ酵素で繊維質飼料原料中の細胞壁多糖類を加水分解し、家禽・豚・反芻動物の飼料変換率(FCR)と栄養素利用率を向上させます。
Short answer
家禽と豚は自らセルラーゼを産生しないため、小麦、大麦、ふすま、副産物飼料に含まれる繊維がエネルギーとアミノ酸を閉じ込めたまま、動物が利用できない状態になっています。添加されたセルラーゼはこの細胞壁物質を加水分解し、消化物の粘度を下げ、結合していた栄養素を放出します。これが、繊維質の単胃動物飼料や反芻動物のTMR(混合飼料)で使用されている理由です。
トウモロコシ、小麦、大麦、大豆ミール、米ぬか、ヒマワリミール、農産副産物などの植物由来飼料原料には、非デンプン性多糖類(NSP)と総称される細胞壁多糖類が多量に含まれています。これにはセルロース、ヘミセルロース(アラビノキシラン、βグルカン、キシラン)、ペクチンが含まれ、これらが一体となって植物細胞内のデンプン、タンパク質、脂質を包み込む構造マトリクスを形成しています。単胃動物である家禽や豚は、これらの構造性ポリマーを分解する内因性セルラーゼを持たない、あるいは産生量が不十分であるため、無傷の植物細胞内やNSPマトリクス内に閉じ込められた栄養素が十分に消化・吸収されません。その結果、見かけの代謝エネルギー(AME)の低下、アミノ酸消化率の低下、そして腸管内腔での粘度上昇が起こります。特にこの最後の影響は、小麦や大麦を主体とした飼料を与えられるブロイラーで顕著であり、βグルカンとアラビノキシランが粘性の高い消化物を形成し、栄養吸収を遅らせます。トリコデルマ・リーセイおよびアスペルギルス・ニガー由来のセルラーゼ酵素は、飼料構成と動物種に合わせた添加率で完全飼料に配合され、セルロースを加水分解するとともに、ヘミセルラーゼ成分と相乗的に作用して植物細胞壁マトリクスを分解します。これにより閉じ込められた栄養素が放出され、腸管内粘度が低下し、飼料中のエネルギーおよびタンパク質の見かけの消化率が向上します。ブロイラー試験では、セルラーゼを添加したトウモロコシ・大豆飼料でAMEが3~8%、FCRが2~5ポイント改善しています。豚では、高繊維飼料への酵素添加による消化率向上が、同じ飼料摂取量でのより速い成長につながります。反芻動物では、TMR(混合飼料)サイレージ用添加剤または飼料ペレット中のセルラーゼが、特に飼料の質が制限要因となる高粗飼料・高わら含有飼料において、ルーメン(第一胃)本来の微生物セルラーゼ能力を超えた繊維消化を助けます。動物栄養関係のバイヤーや飼料工場の調達担当者にとって重要な仕様は、酵素活性(対象基質に関連する特定のNSP分解単位で測定)、ペレット加工工程での熱安定性、消化管内でのpH安定性、そして既存の多酵素NSPブレンド製剤との適合性です。
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用途
AME改善のためのブロイラー飼料へのセルラーゼ添加
トウモロコシ・大豆主体のブロイラー飼料において、飼料設計に合わせた添加率でセルラーゼ酵素を配合すると、飼料原料の無傷の植物細胞からの栄養素放出が促進されます。ブロイラーの小腸のpH域(pH 5.5~6.5)と体温(41°C)において、この酵素は消化管通過中を通じて活性を保ち、細胞壁マトリクス内のセルロースマイクロフィブリルを加水分解します。アラビノキシランやβグルカン含量の高い小麦主体飼料では、セルラーゼはキシラナーゼと相乗的に働き、消化物の粘度を下げてデンプンとタンパク質の消化率を改善します。総合的な効果として、FCRが2~5ポイント改善し、小麦主体飼料ではAMEが3~8%改善します。
豚肥育飼料における繊維消化率の改善
小麦ミドリング、DDGS(蒸留粕副産物)、ヒマワリミール、農産副産物などを多く含む豚飼料は粗繊維含量が10~25%に達し、その多くは豚の内因性消化酵素ではアクセスできないセルロースおよびヘミセルロースです。飼料設計に合わせた添加率で配合されたセルラーゼ酵素は、最大85°Cのペレット加工工程を通じても安定(耐熱グレードを選定した場合)しており、小腸での繊維加水分解を改善し、結合したエネルギーとアミノ酸を放出するとともに、繊維に関連する抗栄養効果を低減します。高DDGS飼料(20%超)では、セルラーゼの添加によりDDGS由来繊維に伴うエネルギー価の低下が抑えられ、飼料摂取量あたりの増体重が改善します。
粗飼料・わら繊維消化のための反芻動物TMR用セルラーゼ
反芻動物はルーメン内微生物セルラーゼによる繊維消化に依存していますが、高わら・低品質粗飼料主体の飼料では微生物セルラーゼの能力が律速要因となります。乾物ベースの推奨添加率でTMR(混合飼料)に添加された外因性セルラーゼ酵素は、ルーメン内微生物活性を補完し、中性デタージェント繊維(NDF)の消化率を改善し、微生物の能力を超えた繊維分解を可能にします。乳牛のTMR試験では、NDF消化率が3~6ポイント改善し、高粗飼料飼料を給与される泌乳後期の乳牛において、乾物摂取量の改善と乳量の維持が確認されています。
採卵鶏・七面鳥飼料への繊維NSP酵素添加
小麦、大麦、ライ麦を穀物源とする採卵鶏飼料はβグルカンおよびアラビノキシラン含量が高く、腸管内消化物の粘度上昇と栄養吸収の低下を招きます。キシラナーゼおよびβグルカナーゼと組み合わせた多酵素NSP複合体としての推奨添加率のセルラーゼ酵素は、粘度を下げ、小腸でのデンプンおよび脂肪の消化率を改善します。採卵鶏では、NSP酵素添加による栄養消化率の改善が産卵サイクルを通じて安定した産卵率と飼料効率を支え、粘度の影響が特に顕著な小麦主体飼料で効果が明確に確認されています。