
飼料製造とは、原料農産物から動物飼料を生産するプロセスを指します。製造工程で生産される飼料は、様々な動物種、様々なライフステージにおける特定の栄養要求を満たすように配合されます。米国飼料工業会(AFIA)[ 1 ]によると、飼料製造には4つの基本的なステップがあります。
ワシントン州農務省は、飼料を、全粒または加工穀物、濃縮物、およびあらゆる動物種の市販飼料(顧客配合飼料、ラベル付き飼料、ペット飼料を含む)の混合物と定義しています。これらの飼料は現在、畜産、家禽、豚、および魚産業向けに商業的に生産されています。飼料の商業生産は州法および連邦法によって規制されています。例えばテキサス州では、野生動物やペットの給餌を目的とした全粒または加工穀物、濃縮物、および市販飼料は、販売者が販売する際に言葉またはアニメーションで適切に説明する必要があります。ほとんどの州法および連邦法では、市販飼料に不純物を混入してはならないことが明確に規定されています。[ 2 ] [ 3 ]
動物飼料は、大きく分けて以下のように分類されます。
調製された飼料の品質は、最終的には使用される穀物や牧草などの材料の品質に左右されます。原材料は非常に高品質である必要があります。商業的な飼料製造は工業プロセスであるため、HACCP手順に従う必要があります。米国食品医薬品局(FDA)は、HACCPを「原材料の生産、調達、取り扱いから、完成品の製造、流通、消費に至るまで、生物学的、化学的、物理的危害の分析と管理を通じて食品の安全性を確保する管理システム」と定義しています。 [ 4 ]
FDAは、人間の食品および家禽、家畜、豚、魚類の飼料を規制しています。さらに、FDAはペットフードも規制しており、アメリカでは推定1億7,700万頭以上の犬、猫、馬がペットフードに餌として利用されています。人間の食品と同様に、動物飼料は純粋で健康的であり、良好な衛生条件下で製造され、消費者に必要な情報を提供するために正確なラベル表示がされていなければなりません。[ 5 ]
飼料は豚の生産コスト全体の約60%から80%を占めます。製造された飼料は、単に満腹感を与えるだけでなく、豚の健全な成長に必要な栄養素も供給する必要があります。豚の飼料配合においては、成長段階ごとに必要な栄養素を考慮し、適切な飼料を調製する必要があります。豚の飼料配合には、ピアソン方陣、代数方程式、線形計画法(コンピュータ)という3つの基本的な手法が用いられます。最近では、多くの栄養素を含む飼料バランスを調整し、経済的な意思決定を支援するマイクロコンピュータプログラムが利用可能です。[ 6 ]
必要な基本栄養素は、粗タンパク質、代謝エネルギー、ミネラル、ビタミン、そして水です。配合方法には、固定配合と可変配合があります。豚の飼料は、一般的に炭水化物源として挽いた穀物、タンパク質源として大豆粕をベースとし、カルシウムやリンなどのミネラルとビタミンが添加されています。飼料は、牛乳副産物、肉副産物、穀物、そして「特殊製品」で強化することができます。飼料を強化し、動物の健康と成長を助けるために、抗生物質を添加することもあります。 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
エネルギーとタンパク質を豊富に含む蒸留乾燥穀物可溶性物質(DDGS)は、一部の家畜および家禽飼料においてトウモロコシおよび大豆粕の代替として使用され、トウモロコシDDGSは、生産のあらゆる段階において米国豚飼料に使用される最も一般的で経済的かつ広く入手可能な代替飼料原料となっている。米国穀物協会は、トウモロコシDDGSはトウモロコシとほぼ同量の消化エネルギー(DE)および代謝エネルギー(ME)を含むため、豚飼料において主にエネルギー源として使用されていると報告している。ただし、低油分のDDGSを給餌するとME含有量が若干減少する可能性がある。[ 9 ] [ 10 ]
2007年の研究では、DDGSの使用に関する最近の傾向が強調され、多くの生産者があらゆるカテゴリーの豚の飼料に20%のDDGSを配合していることが示されました。20%は推奨配合率ですが、より高い配合率で成功している生産者もいます。育成豚や肥育豚の飼料には、最大35%のDDGS配合が使用されています。[ 11 ]

養殖魚は、魚の健康と魚を食べる人間の健康の両方に必要な栄養素を含む、特別に配合されたペレット飼料を食べます。魚の飼料は栄養バランスが取れており、より良い成長のために良質なエネルギー源を提供する必要があります。商業的に養殖される魚は、主に大豆やトウモロコシなどの植物性タンパク質、植物油、ミネラル、ビタミンを摂取する草食魚と、魚油とタンパク質を摂取する肉食魚に大別されます。肉食魚の飼料には30~50%の魚粉と魚油が含まれていますが、最近の研究では、養殖飼料において魚粉の代替品を見つけることが示唆されています。[ 12 ]
調査された様々な飼料の中で、大豆粕は魚粉よりも優れた代替品であると思われる。水産業向けに製造される大豆粕は、飼料ペレットに含まれる粒子サイズに大きく依存する。今日、これらのタイプの飼料を処理する技術は、魚飼料押出機に基づいている。魚飼料押出機は植物性タンパク質の加工に不可欠である。粒子サイズは飼料の消化率に影響を与える。魚ペレット飼料の粒子サイズは、穀物の特性と製粉工程の両方によって影響を受ける。穀物の特性には、硬度と水分含有量が含まれる。製粉工程は、使用される製粉装置の種類と、製粉装置のいくつかの特性(例えば、波形、隙間、速度、およびエネルギー消費)に基づいて粒子サイズに影響を与える。[ 13 ]
報告が示すように、家禽の飼育において給餌が主なコストを占めるのは、特に成長速度が速く生産性が高いことから、鳥類は一般に他のどの動物よりも多くの給餌を必要とするためである。給餌効率は、鳥類のパフォーマンスと製品に反映される。国立研究評議会(1994 年)によると、家禽は飼料の少なくとも 38% の成分を必要とする。飼料の各成分の割合は、鳥類の各成長段階によって異なるものの、炭水化物、脂肪、タンパク質、ミネラル、ビタミンを含まなければならない。炭水化物は、通常トウモロコシ、小麦、大麦などの穀物によって供給され、家禽飼料の主要なエネルギー源となる。脂肪は、通常獣脂、ラード、植物油から得られ、家禽飼料において膜の完全性やホルモン合成 に重要な脂肪酸を供給するために必須である。
タンパク質は、筋肉、神経、軟骨などの体組織の発達に必要な必須アミノ酸を供給する上で重要です。大豆、キャノーラ、コーングルテンなどのミールは、家禽飼料における主要な植物性タンパク質源です。市販の飼料の主成分である穀物にはミネラルがほとんど含まれていないため、ミネラルの補給がしばしば必要となります。カルシウム、リン、塩素、マグネシウム、カリウム、ナトリウムは、家禽にとってより多く必要とされます。一方、ビタミンA、B、C、D、E、Kなどのビタミンは、家禽にとってより少ない量しか必要とされません。[ 14 ]
Fanatico (2003)は、鳥に餌を与える最も簡単で最も一般的な方法はペレット飼料の使用であると報告しています。農家にとっての利便性に加え、ペレット飼料は鳥が一度により多くの餌を食べることを可能にします。さらに、一部の研究者は、ペレット飼料を与えられた鳥は、マッシュ飼料を与えられた鳥と比較して、飼料要求率の向上、飼料の無駄の減少、嗜好性の向上、そして病原体の不活化を示すことを発見しました。[ 15 ]
ペレット飼料の商業生産は、通常、粉砕、混合、ペレット化といった一連の主要工程を経ます。製造されたペレットは、ペレット耐久性指数(PDI)に基づいて品質を判定します。ペレット飼料には、牛の健康と成長を促進するために抗生物質が添加されることがよくあります。
研究者たちは、粒子サイズの小さい飼料は、胃腸管での酸と酵素の消化のための表面積が増えるため、消化を改善すると結論付けています。しかし、一部の研究者は最近、胃腸管(GIT)の自然な設計と機能を補完するために、家禽飼料には粗い粒子が必要であることを指摘しています。Hetland et al(2002)とSvihus et al。(2004)は、砂嚢機能の欠如によりGIT滞留時間が減少し、最終的に生体パフォーマンスにマイナスの影響を与えると論じました。ZanottoとBellaver(1996)は、 0.716 mmと1.196 mmの異なる粒子サイズの飼料を与えられた21日齢のブロイラーのパフォーマンスを比較しました。彼らは、より大きな粒子サイズの飼料を与えられた対象の方がパフォーマンスが優れていることを発見しました。(2006) は、ブロイラー飼料中の様々な粒径のトウモロコシを評価した結果、最大粒径 (2.242 mm) が、試験した他の粒径 (0.781、0.950、1.042、および 1.109 mm) よりも飼料摂取量が良好であることを発見しました。一方、 Nir ら (1994) は、ブロイラーの発育は粒径の変化によって影響を受けると主張しました。しかし、0.5~1 mm の粒径の変化は通常、ブロイラーには影響しませんでした。非常に細かい粒子 (<0.5 mm) は、呼吸器系の問題を引き起こす粉塵の存在、飲水量の増加、給水器への飼料の混入、敷料の水分増加により、ブロイラーの成績を低下させる可能性があります。[ 16 ] Chewning ら (2012) は、最近の研究で、細かい粒子 (0.27 mm) はブロイラーの生育を向上させましたが、ペレット飼料では向上しなかったと結論付けています。[ 17 ]
これらのデータはすべて、細粒度と粗粒度の両方が家禽飼料において異なる機能を持つことを示しています。ブロイラーの生育状況を考慮して、これら2つの成分を適切な割合で使用する必要があります。Xuら (2013) は、ペレット化されていない飼料と細粒を含むペレット飼料を比較し、粗粒の添加により飼料要求率と体重が改善されることを発見しました。Auttawongら (2013)やLinら (2013)などの他の研究者によっても同様の結果が得られています。
家畜には、肉牛、乳牛、馬、ヤギ、羊、ラマが含まれます。家畜の飼料は、年齢、性別、品種、環境などによって常に変化するため、各家畜に対する特定の飼料摂取量要件はありません。しかし、家畜の飼料に必要な基本的な栄養要件は、タンパク質、炭水化物、ビタミン、ミネラルです。[ 18 ]
乳牛は他の種類の牛よりも多くのエネルギーを飼料に必要とする。研究によると、飼料によって供給されるエネルギーは、発酵性飼料などの非繊維性炭水化物(NFC)や、粗飼料などの中性デタージェント繊維(NDF)など、様々な炭水化物源によって供給されることが分かっている。NDFを多く含む飼料はルーメンの健康には良いが、エネルギー供給量は少なく、逆もまた同様である。家畜飼料には脂肪が添加され、特にNFC含有量が高すぎる場合はエネルギー濃度を高める。過剰なNFCはNDFの割合を減少させ、ルーメンでの消化に影響を与えるからである。反芻動物では、摂取したタンパク質の大部分は微生物によって分解され、その後、微生物は小腸で消化される。[ 19 ]
全米研究評議会は、家畜飼料に必要な粗タンパク質含有量は7%未満であるべきだと提言しました。泌乳反芻動物、特に乳牛は、特に乳の合成のために最も多くのタンパク質を必要とします。カルシウム、リン、セレンなどのミネラルは、家畜の成長、繁殖、そして骨の健康を維持するために必要です。[ 20 ]
他の動物と同様に、家畜も飼料中に適切な割合で細粒と粗粒を含有させる必要があります。理論的には、細粒の方がルーメン内で消化されやすいですが、粗粒の存在により小腸に入るデンプン量が増加し、エネルギー効率が向上する可能性があります。[ 21 ]
家畜は、草地での放牧によって飼育される可能性があり、作物生産と一体化されている場合もあれば、そうでない場合もあり得ます。畜舎や肥育場で生産される家畜は土地を持たず、通常、生産性向上のために獣医薬、成長ホルモン、飼料添加物、または栄養補助食品を含む加工飼料を与えられます。同様に、家畜は穀物を主飼料として、または牧草ベースの飼料の補助として摂取します。飼料用穀物の加工は、消化しやすい穀物を得ることでデンプンの利用率を最大化し、エネルギー供給を増加させることを目的としています。[ 22 ]
Hutjens (1999)は、牛に粉砕トウモロコシを給与すると乳量が大幅に向上したと報告しています。ある研究では、様々な粒度と分布のトウモロコシの消化率を比較し、80%の消化率を達成するには、0.5mmの粒度を使用すべきであると結論付けられました(16時間培養)。[ 23 ]
メリーランド大学と米国農務省(USDA)の研究チームは、収穫時期や加工方法の異なるトウモロコシを給与した乳牛の発育、ルーメン内での発酵、デンプン消化部位を研究し、水分量の多いトウモロコシは乾燥トウモロコシに比べて消化、代謝、熱エネルギーが高いという結論に至りました。粉砕によりDMIが増加し、乳、タンパク質、乳糖、無脂肪固形物の収量が増加しました。
飼料の種類によって異なりますが、製造工程は通常、粉砕工程から始まります。図1は、一般的な飼料製造工程のワークフローを示しています。選別された原料を粉砕することで、動物が最適かつ容易に摂取できる粒子サイズに仕上げます。配合によっては、炭水化物、タンパク質、ビタミン、ミネラル、添加物など、最大10種類の成分を配合した飼料を調製できます。飼料は、特定の組成を均質化することでペレット化できます。ペレット化は様々な方法で行われますが、最も一般的な方法は押出成形です。高品質の飼料を確保するためには、配合と飼料製造機が飼料製造工程全体を通して非常に重要です。[ 24 ]
トウモロコシ、ソルガム、小麦、大麦は、畜産、養鶏、養豚、養魚業の飼料製造において最も多く利用されている穀物です。穀物を粉砕してより細かい粒子にするために、一般的にローラーミルとハンマーミルという2種類の加工装置が用いられます。[ 25 ] [ 26 ]
穀物を機械的に粉砕するには、圧縮、せん断、破砕、切断、摩擦、衝突といった様々な力が作用します。粉砕された穀物の粒径は、飼料生産において非常に重要です。粒径が小さいほど、粒子数と単位体積あたりの表面積が増加し、消化酵素へのアクセスが向上します。また、取り扱いが容易になり、原料の混合が容易になることも利点です。[ 25 ]平均粒径は幾何平均径(GMD)としてmmまたはミクロン(μm)で表され、変動範囲は幾何標準偏差(GSD)で表されます。GSDが大きいほど均一性が低いことを示します。[ 27 ]
Lucas (2004)によると、GMDとGSDは、粒度分布が対数データとして表され、対数正規分布に従う場合、粒度分布の正確な記述子です。研究によると、同じ粉砕機で同じ条件下で異なる穀物を粉砕すると、異なる粒子径の製品が生成されることが示されています。穀物サンプルの硬度は、粉砕後に得られる微粒子の割合と関連しており、硬度の低い穀物では微粒子の割合が高くなります。[ 28 ] [ 29 ]
Roseら(2001)は、硬胚乳は不規則な形状の大きな粒子を生成し、軟胚乳はより小さな粒子を生成すると論じた。粒子サイズと消費エネルギーの間には正の相関関係はないものの、非常に細かい粒子サイズを得るにはより多くのエネルギーが必要となり、生産速度が低下する。さらに、穀物を非常に細かく粉砕しても、ペレット化の効率やペレット化中に消費される電力には影響がない。Amerahら(2007)は、ペレット化飼料よりもマッシュ飼料において穀物の粒子サイズが非常に重要であることを示唆するより多くのデータが存在すると論じた。[ 30 ] [ 31 ]