飼料製造

製造された動物飼料

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、様々な動物種や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。

1. 原料の受入：飼料工場はサプライヤーから原料を受け取ります。到着後、原料は計量、検査、分析され、様々な栄養素が測定され、品質と安全性が確保されます。
2. 配合飼料の作成：栄養士は科学者と協力し、家畜、家禽、水産養殖、ペットのための栄養的に健全でバランスの取れた飼料を配合します。これは複雑なプロセスであり、種によって栄養要件が異なるためです。
3. 材料を混ぜる: 配合が決まると、工場で材料を混ぜて完成品を作ります。
4. 包装とラベル：製造業者は製品の最適な配送方法を決定します。小売向けに製造される場合は、「袋詰めとタグ」、つまり製品の用途、原材料、使用方法が記載されたラベルを貼った袋に入れられます。商業用に製造される場合は、バルクで出荷されます。

種類

ワシントン州農務省は、飼料を、全粒穀物または加工穀物、濃縮物、そしてあらゆる動物種向けの市販飼料（顧客向け配合飼料、ラベル付き飼料、ペット用飼料を含む）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、魚類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穀物または加工穀物、濃縮物、市販飼料は、販売業者による流通において、言葉またはアニメーションで適切に説明されなければなりません。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。

• 濃縮物：エネルギーが高く、主に穀物とその副産物を含み、または高タンパク質の油粕や油かす、およびテンサイやサトウキビの加工から生じる副産物から作られています。^[要出典]
• 粗飼料：牧草地、または干し草、サイレージ、根菜、藁、茎葉などの植物部分。異なる種に与えられる飼料は、全て同じではありません。例えば、家畜は主に粗飼料からなる飼料を与えられますが、家禽、豚、魚は濃厚飼料を与えられます。肥育場で飼育される家畜には、通常穀物由来のエネルギー飼料が与えられ、単独で、または完全混合飼料の一部として供給されます。^[要出典]

準備と品質

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、最終製品の製造、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求められます。^[5]

処方

豚用

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。近年では、多くの栄養素を含む飼料バランスを計算し、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粉砕穀物、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、抗生物質が添加されることもあります。 ^{[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や大豆粕の代替として使用され、トウモロコシDDGSは、生産段階を問わず、米国豚飼料において最も普及し、経済的で、広く入手可能な代替飼料原料となっています。米国穀物 協会の報告によると、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）と代謝エネルギー（ME）を含み、豚飼料では主にエネルギー源として使用されています。ただし、低油分DDGSを給与した場合、ME含有量は若干減少する可能性があります。^{[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ており、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を配合しています。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]

魚の場合

ノルウェーのストックマルクネスにおける商業用魚飼料生産

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。肉食魚の飼料には魚粉と魚油が30～50%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に代わる方法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考えられる。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径に大きく依存する。今日、これらの飼料を加工する技術は、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。粒子径は飼料の消化率に影響を与える。魚ペレット飼料の粒子径は、穀物の特性と製粉工程の両方の影響を受ける。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、エネルギー消費）に基づいて粒子径に影響を与える。^[13]

家禽用

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粕は、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度のトウモロコシを評価し、最大粒度（2.242 mm）の飼料を、試験した他の粒度（0.781、0.950、1.042、および1.109 mm）よりも多く与えた。一方、Nirら（1994）は、ブロイラーの発育は粒度の変化によって影響を受けると主張した。しかし、0.5～1 mmの粒度の変化は通常、ブロイラーには影響を及ぼさなかった。非常に細かい粒子（0.5 mm未満）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、給水器への飼料の流入、敷料水分の増加により、ブロイラーの発育を低下させる可能性がある。^[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るが、ペレット飼料では向上が見られなかったと結論付けている。^[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。

家畜用

家畜には、肉牛、乳牛、馬、ヤギ、ヒツジ、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、家畜の飼料の基本的な栄養所要量は、タンパク質、炭水化物、ビタミン、ミネラルで構成されていなければなりません。^[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摂取する必要がある。研究によると、飼料から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、様々な炭水化物源から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含有量を減少させ、ルーメンでの消化に影響を与えるためである。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微粒子と粗微粒子を必要とします。理論的には、微粒子の方がルーメン内で消化されやすいですが、粗微粒子の存在は小腸に入るデンプン量を増加させ、エネルギー効率を向上させ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した場合、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。

製造工程

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種類の成分を配合することができます。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]

飼料調製のための穀物粉砕

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という利点もあります。^[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、ばらつきの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。研究では、同じ粉砕機で同様の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ている。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ている。^{[30] [31]}

ギャラリー

• 加工動物飼料
• 
  馬用のペレット飼料
• 
  牛用ペレット飼料の製造
• 
  ウサギ用ペレット飼料の製造
• 
  魚用ペレット飼料の製造
• 
  馬用のペレット飼料の製造
• 
  馬用の別のペレット飼料
• 
  カメ用のペレット飼料の製造
• 
  羊と山羊用のペレット飼料の製造
• 
  亜麻の植物から作られた（油を抽出した後、圧縮された）ペレット飼料
• 
  動物飼料用の種子と製造ペレットの混合物
• 
  米ぬかペレット

脚注

1. 「飼料の製造方法 – AFIA」www.afia.org . 2021年8月18日閲覧。
2. WSDA 2016.
3. TAC 2011.
4. FDA 2015.
5. FDA 2014.
6. リック 1995。
7. マイヤー＆ブレンデミュール 2013.
8. ルース 2013.
9. ブレゲンダール 2008.
10. 米国穀物協議会 2012年。
11. スタイン 2007.
12. NOAA漁業 2015年。
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15. クラシング 2015.
16. ベネデッティら 2011.
17. プレストンら 2000.
18. ハード 2014年。
19. ラルマン 2020.
20. レイバーン 2009.
21. Secristら
22. シルバーゲルド他 2008年。
23. ハッチェンス＆ダン。
24. 「動物飼料製造機」www.cn-pellet.com . 2023年3月27日閲覧。
25. コッホ 1996を参照。
26. ウォルドルフ 1997.
27. ASAE 1983.
28. Nir ​​& Ptichi 2001.
29. カレら 2005年。
30. マーティン 1985.
31. Svihusら 2004年。

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