(57)【要約】  微量栄養素補助食品は、微量栄養素結晶および可消化性バインダのスラリーを形成するために、必須ミネラルの金属酸化物、金属水酸化物、または金属炭酸塩と、可消化性バインダを含む必須ミネラルの酸および／または金属塩とを反応させ、スラリーから微量栄養素結晶の凝集粒子を形成することによって製造される。凝集粒子は、様々な配合飼料で容易に混合されるように、所望の粒径および密度で生成し得る非発塵で自由流動性の微量栄養素補助食品を提供する。凝集粒子における可消化性バインダは、動物の消化器系における微量栄養素を放出させる一方で、微量栄養素結晶と、複合の配合飼料に存在し得る他の成分との間の相互作用の機会を減らす。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
可消化性凝集粒子を形成するために、結晶が可消化性バインダで凝集した、少なくとも１種の必須ミネラルの塩基性塩の結晶を含む微量栄養素補助食品であって、
前記結晶のサイズは、約０．１μｍ〜約２０μｍであり、前記可消化性凝集粒子のサイズは、約５０μｍ〜約３００μｍである、微量栄養素補助食品。
【請求項２】
前記可消化性バインダは、薬学的に許容されるデンプンを含む、請求項１に記載の微量栄養素補助食品。
【請求項３】
前記可消化性バインダは、前記凝集粒子の最大１０ｗｔ．％を占める、請求項１に記載の微量栄養素補助食品。
【請求項４】
前記酸は無機酸を含む、請求項１に記載の微量栄養素補助食品。
【請求項５】
前記少なくとも１種の必須ミネラルの塩基性塩の結晶は、少なくとも２つの必須ミネラルを含む、請求項１に記載の微量栄養素補助食品。
【請求項６】
前記少なくとも１種の必須ミネラルの塩基性塩の結晶、および少なくとも１種のその他の必須ミネラルの塩基性塩の結晶は、可消化性凝集粒子を形成するために、共に、可消化性バインダで凝集する、請求項１に記載の微量栄養素補助食品。
【請求項７】
動物飼料と結合した、請求項１に記載の微量栄養素補助食品。
【請求項８】
（ａ）必須ミネラルの金属酸化物、金属水酸化物または金属炭酸塩と、必須ミネラルおよび可消化性バインダの酸および／または金属塩とを反応させるステップと、
（ｂ）噴霧乾燥またはその他の凝集方法によって、前記段階（ａ）の反応生成物から凝集粒子を形成するステップとを含む、微量栄養素補助食品の製造方法。
【請求項９】
前記段階（ａ）の反応生成物は、微量栄養素結晶および可消化性バインダのスラリーを含む、請求項８に記載の微量栄養素補助食品の製造方法。
【請求項１０】
前記微量栄養素結晶は、約０．１μｍ〜約２０μｍのサイズを有する、請求項９に記載の微量栄養素補助食品の製造方法。
【請求項１１】
前記段階（ｂ）では、約５０μｍ〜約３００μｍのサイズを有する凝集粒子を生成する、請求項８に記載の微量栄養素補助食品の製造方法。
【請求項１２】
前記スラリーの固形分は、前記微量栄養素結晶の最大７５ｗｔ．％である、請求項９に記載の微量栄養素補助食品の製造方法。
【請求項１３】
前記スラリーの固形分は、前記微量栄養素結晶の約３０ｗｔ．％〜約７５ｗｔ．％である、請求項１２に記載の微量栄養素補助食品の製造方法。
【請求項１４】
前記段階（ａ）の反応混合物は、約１８０°Ｆの温度に加熱される、請求項８に記載の微量栄養素補助食品の製造方法。
【請求項１５】
前記バインダは、薬学的に許容されるバインダを含む、請求項８に記載の微量栄養素補助食品の製造方法。
【請求項１６】
前記段階（ａ）の前記反応混合物は、１種または複数の金属酸化物および／または１種または複数の金属塩と、前記酸とを含む、請求項８に記載の微量栄養素補助食品の製造方法。
【請求項１７】
（ｃ）その他の必須ミネラルの金属酸化物、金属水酸化物または金属炭酸塩と、その他の必須ミネラルおよび可消化性バインダの酸および／または金属塩とを反応させる段階と、
前記段階（ａ）および前記段階（ｃ）の反応生成物を結合させる、追加段階とをさらに含み、
前記段階（ｂ）は、（噴霧乾燥または他の凝集方法による）前記段階（ａ）および前記段階（ｃ）の結合された反応生成物の凝集を含む、請求項８に記載の微量栄養素補助食品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、一般的に、ヒトおよびその他の動物の生存性、成長、健康および／または生殖力を高める食物または動物飼料のための微量栄養素補助食品に関する。より具体的には、本発明は、必須金属の高い生物学的利用能をヒトおよびその他の動物に提供する、少なくとも１種の必須金属の塩基性塩を含む微量栄養素補助食品の大幅な改善を対象とし、微量栄養素補助食品の様々な食品、混合食品および栄養補助食品への取り込みを強化する粒径の範囲にわたって微量栄養素補助食品を製造する方法を対象とする。
【０００２】
微量栄養素は、ビタミンと、通常はミネラルまたは金属塩の形態でいくつかの要素を含み、最も顕著な要素として、カルシウム、リン、カリウム、鉄、亜鉛、銅、マグネシウム、マンガンおよびヨウ素が挙げられる。微量栄養素は、一般的に、通常は変化せずに吸収される程度の少量、すなわち、１ｇｍ未満／日で摂取され、多くの必須要素は、触媒機能を有する。微量栄養素は、多くの場合、微量で存在する一方で、その生物学的利用能は、生存、成長、健康および生殖のために不可欠である。微量栄養素は、小児やその他の幼若動物が急速に成長する特に初期の成長期間に重要である。さらに、より少ない飼料の消費の一方で、より早く成長する能力が改善されるにつれて、多くの新品種の動物は、さらなる量の微量栄養素を必要とする。この集中的な成長は、ビタミン欠乏に対する感受性の増加を引き起こす、より大きな代謝ストレスを与えている。多くの場合、必要とされる微量栄養素は、食品または飼料の供給源において、これらの供給源が天然に存在するか、あるいは商業的に調製されるかどうかにかかわらず、しばしば見つからないか、または十分な量で見つからないことがよく認識されている。その結果、事実上全ての産業食品および飼料配合物は、ビタミンやミネラルで強化されている。商業用家畜生産者にとって、家畜の群れに微量栄養素を与えるためのコストは膨大になることもある。
【０００３】
ヒトおよび動物の追加の栄養素に対する必要性は、これまでにも多く文書で裏付けられているが、微量栄養素の利用可能性は、常にその必要性を満たしているとは限らない。食品または飼料の供給源において微量栄養素の量を単に増加させるだけでは、十分ではない。この方法は、効果がなく、無駄が多く、かつ安全ではない。微量栄養素の多くは容易に吸収されず、ビタミンやミネラルの添加量は、吸収されずに簡単に排泄される。ビタミンやミネラルの過剰負荷は危険であり、特定の状況において、過剰負荷は有毒で、重度の急性および慢性の害を引き起こし、さらには致命的になる場合がある。したがって、コストを削減し、廃棄物を低減し、ヒトおよび動物のための栄養所要量のより正確な制御の確立を支援するために、安価で容易に吸収された微量栄養素を提供する必要がある。
【０００４】
容易に生物学的に利用可能で、貯蔵安定性があり、かつ多種多様な異なるビタミンと互換性のある微量栄養素補助食品を提供する必要がある。微量栄養素補助食品は、生存性、成長、健康および／または生殖力を向上させる、ヒトおよび動物のための食品の供給源を生成および提供するために、コスト効率が高くなければならない。
【０００５】
微量栄養素は、一般的に、塩、酸化物およびキレートの形態で生成され、利用可能である。酸化物は比較的安価であるが、塩および微量栄養素のキレート化された形態ほど効果的に吸収されない。
【０００６】
キレート化された微量栄養素は、比較的高価であるが、より容易に吸収され、良好な生物学的利用能を有している。
【０００７】
微量栄養素の様々な例は、Ａｂｄｅｌ−Ｍｏｎｅｍの米国特許第４，０２１，５６９号、米国特許第３，９４１，８１８号および米国特許第５，５８３，２４３号、Ａｓｈｍｅａｄの米国特許第４，１０３，００３号、Ｈｅｌｂｉｇらの米国特許第４，５４６，１９５号、Ａｂｄｅｌ−Ｍｏｎｅｍらの米国特許第４，９００，５６１号および米国特許第４，９４８，５９４号、Ｌｅｕの米国特許第５，０６１，８１５号、Ａｎｄｅｒｓｏｎの米国特許第５，２７８，３２９号、Ａｎｄｅｒｓｏｎらの米国特許第５，６９８，７２４号、Ｗｈｅｅｌｗｒｉｇｈｔらの米国特許第６，１１４，３７９号、Ｈｏｐｆａｎｄらの米国特許第７，５２３，５６３号、Ｌｏｈｍａｎｎらの米国特許出願公開第２０１０／０２２２２１９号において見ることができる。
【０００８】
本発明者のうちの１人は、米国特許第５，５３４，０４３号、米国特許第５，４５１，４１４号および米国特許第６，２６５，４３８号の共同発明者である。これらの特許は、化学式Ｍ（ＯＨ）ｙＸ（２−ｙ）／ｉの塩基性金属塩である微量栄養素およびその水和物の形態を開示しており、その水和物の形態では、Ｍは金属カチオン、Ｘはアニオンまたはアニオン錯体、そしてｉはＸの価数に応じた１〜３の数である。
【０００９】
米国特許第５，５３４，０４３号、米国特許第５，４５１，４１４号および米国特許第６，２６５，４３８号に開示された微量栄養素は、本来、金属カチオンの供給源としてエッチャント溶液を使用し費やす工程、および約３０ミクロン〜３００ミクロンの粒径を有する塩基性金属塩を生成するための結晶化工程から独自に開発された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４，０２１，５６９号
【特許文献２】米国特許第３，９４１，８１８号
【特許文献３】米国特許第５，５８３，２４３号
【特許文献４】米国特許第４，１０３，００３号
【特許文献５】米国特許第４，５４６，１９５号
【特許文献６】米国特許第４，９００，５６１号
【特許文献７】米国特許第４，９４８，５９４号
【特許文献８】米国特許第５，０６１，８１５号
【特許文献９】米国特許第５，２７８，３２９号
【特許文献１０】米国特許第５，６９８，７２４号
【特許文献１１】米国特許第６，１１４，３７９号
【特許文献１２】米国特許第７，５２３，５６３号
【特許文献１３】米国特許出願公開第２０１０／０２２２２１９号
【特許文献１４】米国特許第５，５３４，０４３号
【特許文献１５】米国特許第５，４５１，４１４号
【特許文献１６】米国特許第６，２６５，４３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、類似の微量栄養素よりも高い多様性を有し、高度な生物学的利用能を有する塩基性金属塩の形態での微量栄養素を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の様々な特徴、特性および実施形態によれば、その説明が進むにつれて明らかになるように、本発明は、可消化性凝集粒子を形成するために、結晶が可消化性バインダで凝集した、少なくとも１種の必須ミネラルの塩基性塩の結晶を含む微量栄養素補助食品を提供する。ここで、結晶のサイズは、約０．１μｍ〜約２０μｍであり、可消化性凝集粒子のサイズは、約５０μｍ〜約３００μｍである。
【００１３】
本発明は、（ａ）必須ミネラルの金属酸化物、金属水酸化物または金属炭酸塩と、可消化性バインダを含む必須ミネラルの酸および／または金属塩とを反応させる段階と、（ｂ）（つまり噴霧乾燥によって、）得られた小粒子を凝集された生成物へ凝集する段階を含む、微量栄養素補助食品の製造方法をさらに提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、微量栄養素補助食品および微量栄養素補助食品の調製方法を対象とする。本発明の微量栄養素補助食品は、ヒトおよびその他の動物の生存性、成長、健康および／または生殖力を高めるためのビタミン、ミネラル、および食品または動物飼料などのその他の栄養素を含む固体、懸濁液または混合物として、ヒトまたは動物に直接投与され得る。微量栄養素補助食品中の塩基性塩は、１種または複数の必須金属の二価カチオンまたは三価カチオン、薬学的に許容されるアニオン、およびヒドロキシル部分を含む。本発明の微量栄養素補助食品は、生物学的に有効な量で容易に吸収される、または取り込まれるという点で、必須金属の良好な生物学的利用能を提供する。微量栄養素は、予め混合された栄養補助食品を提供するためのその他の栄養素、特にビタミンとの組み合わせが可能である。本発明に係る塩基性塩を含む予め混合された栄養補助食品は、含まれたビタミン（単数または複数）の生物活性が大きく減少することなく長期間保存され得る。
【００１５】
必須金属は、ヒトまたはその他の動物が生物学的に有効な量で摂取することで生存性、成長、健康および／または生殖力を高める、薬学的に許容される金属として、本発明の目的のために定義されている。必須金属の作用機序は、本発明にとって重要ではない。例えば、必須金属は、金属酵素または金属タンパク質において共同因子または触媒として作用することができ、それは様々な組織によって吸収され得る。あるいは、必須金属またはその代謝物は、動物の生存性、成長、健康および／または生殖力に有害な細菌またはその他の病原体の増殖を阻害することができる。
【００１６】
本発明の一実施形態では、塩基性金属塩は、二価金属カチオンであるＭ、ヒドロキシル部分、およびアニオンまたはアニオン錯体であるＸを含む。本発明のこの実施形態の塩基性金属塩が一価アニオンを含む場合、塩基性塩は、式Ｍ（ＯＨ）ｙＸ（２−ｙ）の化合物を含む。塩基性塩が二価アニオンを含む場合、塩基性金属塩は、式Ｍ（ＯＨ）ｙＸ（２−ｙ）／２の化合物を含む。そして、塩基性塩が三価アニオンを含む場合、塩基性金属塩は、式Ｍ（ＯＨ）ｙＸ（２−ｙ）／３の化合物を含む。上記の式において、好ましくは、Ｍは、マグネシウム、カルシウム、鉄、マンガン、亜鉛、銅およびコバルトを含む金属ジカチオンの群から選択され、Ｘは、薬学的に許容されるアニオンまたはアニオン錯体であり、ｙは、０を超え２未満の実数であるように選択される。ある実施形態では、ｙは非整数として選択されることがある。
【００１７】
本発明の別の実施形態では、塩基性金属塩は、三価の金属カチオンであるＭ’、ヒドロキシル部分、およびアニオンまたはアニオン錯体であるＸを含む。本発明のこの実施形態の塩基性金属塩が一価アニオンを含む場合、塩基性金属塩は、式Ｍ’（ＯＨ）ｕＸ（３−ｕ）の化合物を含む。塩基性金属塩が二価アニオンを含む場合、塩基性金属塩は、式Ｍ’（ＯＨ）ｕＸ（３−ｕ）／２の化合物を含む。そして、塩基性塩が三価アニオンを含む場合、塩基性金属塩は、式Ｍ’（ＯＨ）ｕＸ（３−ｕ）／３の化合物を含む。上記の式において、好ましくは、Ｍ’は、コバルト、鉄およびクロムを含む金属トリカチオンの群から選択され、Ｘは、薬学的に許容されるアニオンまたはアニオン錯体であり、ｕは、０を超え３未満の実数であるように選択される。ある実施形態では、ｕは非整数として選択されることがある。本発明のさらなる実施形態では、１種以上の金属カチオンは塩基性金属塩に含まれてもよい。
【００１８】
塩基性塩を構成する微細構造では、金属カチオンは、その配位圏においてヒドロキシル部分を含む。したがって、Ｍ（またはＭ’）およびＸの同一性が一定のままである化合物の同族列内で、ヒドロキシル部分は、正確な化学量論的単位に含まれる必要がない。この列では、ｙはおよそ０を超え２未満（またはＭ’について、ｕは０を超え３未満）である。必須金属の二価カチオンであるＭについての特定の実施形態では、ｙは、約１．０を超え約１．５以下であることが好ましい。ｕおよびｙの値は、塩基性塩を調製するために使用される実験条件に依存することがある。例えば、ｕまたはｙは、塩が調製されるｐＨに依存することがある。あるいは、ｕまたはｙは、反応媒体中に存在する薬学的に許容されるアニオンであるＸの濃度に依存することがある。０を超え約２未満のｙの値（Ｍ’については、０を超え３未満のｕ）を変化させると、微量栄養素補助食品の溶解性、生物学的利用能、栄養価および強化されたビタミンの安定性に影響を与えることが分かる。
【００１９】
塩基性金属塩のためのアニオンであるＸは、薬学的に許容されるアニオンである。薬学的に許容されるアニオンは、当技術分野において周知である。例えば、参照により本明細書に組み入れられる、薬学的に許容されるアニオンの列挙について、Ｓ．Ｍ．Ｂｅｒｇｅｅｔａｌ．Ｊ．Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，６６：１−１９、１９７７を参照されたい。薬学的に許容されるアニオンの例としては、ハロゲン化合物、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、亜硫酸塩、硫酸水素塩、亜硫酸水素塩、リン酸塩、一水素リン酸塩、二水素リン酸塩、メタリン酸塩、ピロリン酸塩、硝酸塩および亜硝酸塩が挙げられるが、これらに限定されない。アニオンは、中和された無機酸から誘導されてもよい。本発明に有用な無機酸の例としては、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ４Ｐ２Ｏ７、ＨＮＯ２およびＨＮＯ３が挙げられる。本発明に有用であると見なされる有機酸は、ギ酸、酢酸、クエン酸およびシュウ酸を含む。塩基性金属塩は、一般的に、水中でｐＨ約１．９〜ｐＨ約８．０の間のｐＨを有する。一般的に、ｐＨと形成された塩基性金属塩の種とは相関関係にあるが、この関係は、化合物が形成されたイオンマトリックスに応じて多少異なる。過多の塩基性塩が、同じカチオン必須金属および薬学的に許容されるアニオンを有する化合物の同族列のために調製されてもよい。これらの塩基性金属塩は、塩基性塩中の薬学的に許容されるアニオンであるＸに対するヒドロキシル部分の比率によって、互いに区別され得る。
【００２０】
本発明に有用であるいくつかのアニオンは、独自に有意な生物学的効果を付与する。生物学的に有意なアニオンの具体例としては、ヨウ化物、塩化物およびリン酸塩（リン）が挙げられるが、これらに限定されない。これらの生物学的に有意なアニオンもまた、本発明の塩基性塩に使用するための微量栄養素と見なすことができる。したがって、必ずしもヨウ素および塩化物などの金属とは見なされない場合がある必須元素の塩基性塩を提供することは、本発明の範囲内である。これらの必須元素もまた、本発明による塩基性塩中に提供される。
【００２１】
塩基性金属塩は一般的に不水溶性であるが、それらの溶解度は、ｐＨに依存することができる。典型的には、塩基性金属塩は、低ｐＨで、つまり約２．０〜約０．１未満のｐＨで、ある程度の溶解度を有する。さらに、ある塩基性金属塩は、典型的には高ｐＨで、つまり約７．５または８〜約１１を超えるｐＨで水に溶解する。
【００２２】
本発明に係る微量栄養素の生成のための塩基性反応は、金属酸化物と、酸および／または金属塩とを反応させることを含む。上述したように、反応に使用される酸は、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ４Ｐ２Ｏ７、ＨＮＯ２およびＨＮＯ３などの無機酸をこれらに限定されず含んでもよく、または、ギ酸、酢酸、クエン酸およびシュウ酸などの有機酸をこれらに限定されず含んでもよい。金属塩としては、ＺｎＣｌ２、ＺｎＳＯ４、ＣｕＣｌ２、ＭｎＣｌ２、Ｆｅ（ＮＯ３）２、ＦｅＣｌ２、ＦｅＳＯ４、Ｃｏ（ＮＯ３）２およびＣｏＩ２が例示されるが、これらに限定されない。
【００２３】
本発明に係る塩基性塩化亜鉛を生成するために使用することができる例示的な反応は以下の通りである。
【００２４】
５ＺｎＯ＋２ＨＣｌ＋４Ｈ２Ｏ→Ｚｎ５（ＯＨ）８Ｃｌ２・（Ｈ２Ｏ）
【００２５】
４ＺｎＯ＋ＺｎＣｌ２＋５Ｈ２Ｏ→Ｚｎ５（ＯＨ）８Ｃｌ２・（Ｈ２Ｏ）
【００２６】
これらの反応に加えて、「ハイブリッド」結晶または結晶形態の組み合わせを生成するために、１種の金属の金属酸化物とその他の金属の金属塩とを反応させる、または異なる金属の酸化物と、共通の金属塩および／または酸とを反応させることが可能である。当然のことながら、これらの組み合わせを使用すると、様々な潜在的な反応および最終生成物がもたらされる。例えば、ＺｎＯは、塩化第二銅または塩化第二マンガンと反応する場合がある。
【００２７】
本発明によれば、塩基性金属塩は、最終乾燥生成物の重量を基にして、約０．５ｗｔ．％〜約１０ｗｔ．％、好ましくは、約１ｗｔ．％〜約５ｗｔ．％の可消化性バインダを含む水性媒体中で起こる単一の反応または複数の反応によって形成される。本発明に従って使用され得る可消化性バインダは、コーンスターチ、ジャガイモデンプン、米デンプンまたは変性誘導体、ならびにその他の薬学的に許容されるバインダを含む。（単一または複数の）反応は、塩基性金属塩の結晶が分散した水性スラリーを生成する。結晶は、一般的に、約０．１μｍ〜約２０μｍの範囲にわたるサイズを有する。
【００２８】
所望のサイズを有する微量栄養素を生成するために、反応スラリーは、微量栄養素結晶の凝集体を形成するための噴霧乾燥またはその他の凝集方法によって凝集される。噴霧乾燥工程のパラメータは、約５０μｍ〜約３００μｍの平均粒径を有する凝集体を形成するために制御され得る。全体的な工程のさらに詳細な説明は以下の通りである。
【００２９】
手順の第１段階は、最終全固体濃度が約３０〜約７５ｗｔ．％となるように計算された量の水を反応器に添加することである。目的は、依然として混合され、揚水され、および噴霧乾燥され得る最も高い固体濃度のスラリーを生成することである。水の量を最小限にすることによって、噴霧乾燥機中で水を蒸発させるのに必要なエネルギーコストを最小限に抑えることができる。もちろん、より低い固体濃度は、噴霧乾燥の前または噴霧乾燥中の水を蒸発させるために、エネルギーコストが比例的に増加する犠牲の下で使用され得る。
【００３０】
デンプンは、反応器中の水へ添加される。添加されるデンプンの量は、バッチ中の最終生成物の乾燥重量を基にして、約０．５ｗｔ．％〜約１０ｗｔ．％、または、好ましくは、約１ｗｔ．％〜約５ｗｔ．％となるように計算される。デンプンには、３つの作用がある。まず、デンプンは、金属酸化物または金属塩が反応器に添加されると、スラリーの粘度を大幅に低下させる。デンプンが使用されなかった場合、スラリーの固形分を約４５ｗｔ．％に制限される。デンプンを添加することによって、粘度を低減することができ、固体濃度を約６０ｗｔ．％またはそれ以上まで増加させることができる。したがって、デンプンは、噴霧乾燥機を介してエネルギーコストを低減することに加えて、生成速度を大幅に高める。デンプンのその他の機能は、所望の粒径範囲で良好に安定した凝集体を形成するために小さな結晶をまとめる乾燥工程中に、バインダとして作用することである。バインダのさらなる機能は、飼料中の生成物の安定性を増加させることである。
【００３１】
デンプンが反応器に添加され混合された後、反応物が添加される。例示の目的として、工程は、塩基性塩化亜鉛の生成を参照して説明されるが、本明細書で説明されている通り、本発明は塩基性塩化亜鉛の生成に限定されないことが理解される。
【００３２】
その後、ＨＣｌ（３２％）溶液またはＺｎＣｌ２溶液のいずれかは、上述の式に従って、酸化亜鉛と化学量論的に反応する量で反応器に添加される。
【００３３】
酸化亜鉛は、反応器に添加される最終の反応物である。
【００３４】
一度、全ての成分が反応器に添加されると、反応器は、最終結晶形態（シモンコーレアイト）へと最大限に転化させるために十分な時間量に対する混合条件の下で約１８０°Ｆに加熱される。一般的には、約４時間で９０％以上の転化を達成することができる。転化が達成される程度は、スラリーにＸ線回折分析を行うことによって決定され得る。なお、転化器を１８０°Ｆまで加熱することは、反応時間を大幅に短縮するが、はるかに遅い速度ではあるが、加熱することなく反応は起こるであろう。反応が完了すると、スラリーを噴霧乾燥する準備が整う。
【００３５】
本発明の過程において、ＧＥＡ  Ｎｉｒｏ社製のノズルタワーと称される丈長の噴霧乾燥機を使用して噴霧乾燥を試験したが、その他のタイプの噴霧乾燥機を使用してもよいことが理解される。反応スラリーは、高圧ノズルを介してスプレー塔の上部に導入される。高圧ノズルは、ノズル塔で加熱された空気を通して落下するスラリーの液滴（約５０フィートの滴）を生成する。液滴は、乾燥機の底に達する時間までに、約５０μｍ〜約３００μｍかつ好ましくは、約２５０μｍの範囲にわたる粒径（平均粒径）を有する乾燥粒子または凝集体となる。当業者にとって周知であるように、ノズル設計／オリフィスのサイズ、乾燥機の高さ、ポンプ圧、スラリー固形分、温度および適切なバインダ／濃度が含まれている最終粒径を決定するいくつかのパラメータがある。これらのパラメータは、一般的に、非常に狭い粒径分布において所望の粒径を有する生成物を一貫して生成するために、正確なスラリー特性に沿った正しいサイズ／タイプの装置を決定するのに役立つ簡単な試験によって決定される。スラリーを乾燥機の中へ微粒化または噴霧するために、いくつかの方法がある。本発明の過程において、高圧ノズルは、粒径および最狭粒径分布を生み出すのに特に好適であると判断された。
【００３６】
本発明の工程は、可消化性バインダを使用して、より大きな凝集粒子に形成される結晶を生成する。凝集粒子は、典型的な混合動物飼料へ容易にかつ迅速に混合されるように、密度および粒径の最適化された組み合わせで形成され得る非発塵で自由流動性の微量栄養素生成物を提供する。さらに、（１つに凝集される個々の結晶の各々の結合表面領域と比較して）大きな凝集粒子の小さな表面領域は、ビタミン、酵素、脂肪、油などの複合の配合飼料に存在し得るその他の成分との相互作用の機会を減少させる。バインダは、可消化性であるので、一度飼料が動物の消化管に入ると、必須微量ミネラルの個々の結晶は、消化され、吸収され、そして代謝されるために徐々に放出される。この放出速度は、使用されるバインダの選択によって調節され得る。
【００３７】
本発明の微量栄養素生成物の非発塵かつ自由流動性の性質は、現在の市販の微量栄養素生成物に多数の利点を提供している。この点において、本発明の微量栄養素生成物は、装置の固化および目詰まりなど、処理上の問題を引き起こし、かつ微量栄養素製品の飼料への配合における望ましくない変動をもたらす場合がある取扱い上の問題を引き起こすことなく、計量され、供給され、転移することができ、その他の点では、従来の処理装置によって扱うことができる。さらに、微量栄養素生成物の自由流動性の性質は、微量栄養素生成物の飼料への均一または均質な混合を可能にする。グラムオーダーの微量栄養素生成物が１トン以上の飼料と混合され得る割合を考慮すると、このような均一または均質な混合は、その他の現在の市販の微量栄養素生成物にとって、その他の点で魅力的であり得る。この均一または均質な混合物を容易に形成する能力は、バインダおよび粒子の径の選択および量を含む、粒子の凝集の間の凝集粒径および密度を制御する能力によって高められる。本発明に従う凝集粒径および密度の制御能力は、簡便な単位測定および容易かつ均一または均質な混合を含む、特に特定の飼料混合物と相溶性のある微量栄養素生成物のカスタマイズを可能にする。
【００３８】
ハンドリング特性の向上に加え、本発明の微量栄養素生成物の非発塵性は、微量栄養素生成物の製造者および飼料への微量栄養素生成物の混合者を含む、微量栄養素生成物の取扱者による、健康上のリスクを回避する。
【００３９】
本発明に従って調製される塩基性塩の多くは、水に対して高い不溶性を有する。この不溶性にも拘わらず、微量栄養素補助食品は、動物の組織に容易に吸収され、かつ組み込まれる。例えば、微量栄養素補助食品は、Ｚｎ５（ＯＨ）８Ｃｌ２・（Ｈ２Ｏ）を含み、ヒヨコによって、栄養補助食品が飼料に含まれている場合に容易に吸収される。ヒヨコは、水溶性亜鉛種を含むその他の亜鉛の供給源と同様かあるいはさらに容易に、塩基性亜鉛塩中の亜鉛を吸収する。
【００４０】
本発明の微量栄養素補助食品は、その他の栄養素と混合され得る。栄養素は、微量栄養素および多量栄養素を含む。微量栄養素の例としては、ビタミンおよびミネラルが挙げられる。本発明の有用なビタミンの例としては、ビタミンＡ、ビタミンＤ３、ビタミンＥ  （トコフェロール）、ビタミンＫ（メナジオン）、ビタミンＢ１２（シアノコバラミン）、ビタミンＢ６、ビタミンＢ１、ビタミンＣ（アスコルビン酸）、ナイアシン、リボフラビン、チアミン硝酸塩、葉酸、パントテン酸カルシウム、ピリドキシン、塩化コリン、ビオチン、これらビタミンの公知の薬学的に許容される誘導体、およびこれらの混合物が挙げられる。本発明の有用なミネラルまたは金属塩の例としては、硫酸銅、硫酸鉄、酸化亜鉛、マンガン、鉄、ヨウ素、セレン、微量金属のアミノ酸複合体、およびこれらの混合物が挙げられる。多量栄養素は、例えば穀物、種子、牧草、肉粉、魚粉、および油脂などの一般的な飼料成分のいずれかを含む本発明において使用され得る。
【００４１】
本発明の微量栄養素補助食品は、約５０μｍ〜約３００μｍの範囲内の粒子と、所望の粒径について比較的狭いサイズ分布とを有するように生成される、非発塵で、かつ自由流動性の凝集粒子として提供される。本明細書において、粒径分布の狭さは、以下のように計算される「スパン」として定義される。
スパン＝［ｄ（．９）−ｄ（．１）］／ｄ．５
式中、ｄ（．９）は、そのサイズ以下で９０％のサンプルが存在する粒子のサイズであり、ｄ（．１）は、そのサイズ以下で１０％のサンプルが存在する粒子のサイズであり、ｄ（．５）は、そのサイズ以下で５０％のサンプルが存在する粒子のサイズである。
【００４２】
本発明の過程において、凝集粒子は、約０．８〜約１．２５の範囲にわたるスパンを有する噴霧乾燥によって生成された。
【００４３】
最終微量栄養素生成物の粒径の制御能力は、特定の飼料または栄養補助食品混合物に使用するための、微量栄養素生成物のカスタマイズを可能にする。例えば、穀物または種子との混合のための一定の粒径と、牧草、肉粉、魚粉、脂肪または油との混合のための異なる粒径とを供給することが望ましい場合もある。さらに、最終微量栄養素生成物粒径は、所望の量の微量栄養素の容易な測定を支援するように調整されてもよい。
【００４４】
バインダの選択は、複合の配合飼料における必須ミネラルの放出に影響を与えることがある。鉄、銅、亜鉛およびマンガンなどの配合飼料金属は、ビタミン、酵素、抗生物質などの有用な成分との破壊的化学反応に関与することができる。それゆえ、（単数または複数の）金属を強く結合するか、そうでなければ、複合の配合飼料が調製され、摂取され、栄養素が動物の消化器系で吸収される間の時間に対する有害な損失を最小限にするために保護することが最善である。一方、金属が過度に強く結合されるか保護されている場合、栄養素が動物の消化器系へ吸収される能力を抑制することがある。
【００４５】
本発明によれば、バインダおよび噴霧乾燥動作条件の選択は、栄養素を過度に強く結合して動物の消化器系における栄養素の吸収を抑制することなく、複合の配合飼料が調製され、摂取され、栄養素が動物の消化器系で吸収される間の時間に対して栄養素を十分に保護することができる微量栄養素凝集粒子を生成することができる。コーンスターチ、ジャガイモデンプン、または変性誘導体などの薬学的に許容されるバインダは、本発明の目的にとって特に好適である。
【００４６】
上述の通り、本発明のさらなる実施形態によれば、微量栄養素は、１種超の必須栄養素を含むことができる。この点について、（上述の通り）反応槽に供給される反応物は、鉄、亜鉛、銅、マグネシウムおよびマンガンなどの１種または複数の必須ミネラルの酸化物および／または塩を含むことができる。このような実施形態では、反応は、１種または複数の必須ミネラルを含む結晶を生成することができる。
【００４７】
さらなる実施形態では、噴霧乾燥工程の前に、これによって共通の凝集粒子において１つまたは複数のバッチから栄養素の結晶を１つに凝集するために、異なる反応バッチからの反応生成物またはスラリーを共に結合してもよい。
【００４８】
１種超の必須栄養素を含む反応物の組み合わせおよび／または噴霧乾燥前の異なる反応バッチからのスラリーの結合の使用から分かるように、本発明に従う組み合わせは、多種多様な組み合わせの微量栄養素の生成を可能にするであろう。このことは、混合および予め混合された物質の均質性または完全飼料に関して、エンドユーザに優れた制御を提供する。
【００４９】
本発明の特徴および特性は、例示の目的に限った非限定的な例として提供される以下の実施例によって例示される。
【実施例１】
【００５０】
この実施例では、以下の反応に従って塩化第二銅を塩酸で反応させて、塩基性塩化銅を生成した。
【００５１】
２ＣｕＯ＋ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ→Ｃｕ２（ＯＨ）３Ｃｌ
【００５２】
この実施例では、反応物を、化学量論で、あるいは、ほぼ化学量論で、添加した。まず、２８７ｍｌの水に続いて２７０ｍｌ（３２％）のＨＣｌを１リットルの反応槽に添加した。混合中に、４３６ｇのＣｕＯに続いて２９ｇの変性コーンスターチバインダを添加した。上述の通り、スターチバインダは、３つの作用を提供する。第１に、生成されたスラリーの粘度を大幅に低下させることにより、スラリーを揚水可能／混合可能にする。第２に、スターチバインダは、噴霧乾燥工程中のバインダとして作用する。第３に、バインダは、飼料中の生成物の安定性を増加させる。
【００５３】
１０分間の混合の後、反応物の含有物（約５５％の固形物を有するスラリー）を、２つのアリコートに分割した。反応速度に対する温度の影響を判断するために、アリコートの一方を常温で、かつ、他方を１８０°Ｆまで加熱して２４時間混合した。反応は、ＸＲＤによって観察された。
【００５４】
この実施例の結果、１８０°Ｆまで加熱したアリコートにおいて２時間以内に酸化銅が塩基性塩化銅に転化されたのに対し、常温で反応させたアリコートは、完了に到達するまでに２４時間かかったことが確認された。
【実施例２】
【００５５】
この実施例では、以下の式によって、酸化第二銅を塩化第二銅で反応させることで塩基性塩化銅を生成する。
３ＣｕＯ＋ＣｕＣｌ２＋３Ｈ２Ｏ＝２Ｃｕ２（ＯＨ）３Ｃｌ
【００５６】
この反応は、４００ｍｌの水および２０７ｇ／ＬのＣｕを含む１２８．２７ｍｌの塩化第二銅溶液を１リットルのビーカーに加えることによって行われた。混合の間、１００ｇの塩化第二銅を溶液に添加した。混合物を１８０°Ｆまで加熱し、２４時間混合し反応させた。反応は、Ｘ線回折によって観察された。２時間後、サンプルが、酸化銅（黒銅鉱）が１００％転化したことを示す１００％のアタカマ石／単斜アタカマ石の混合物を有することが確認された。
【実施例３】
【００５７】
この実施例では、以下の式によって、酸化第一銅を塩酸および酸素で反応させることで塩基性塩化銅を生成する。
２Ｃｕ２Ｏ＋２ＨＣｌ＋Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＝２Ｃｕ２（ＯＨ）３Ｃｌ
【００５８】
この反応は、３００ｍｌの水および６３．８ｍｌの塩酸を、酸素の添加のための散布石を備えた５００ｍｌのビーカーに加えることによって行われた。１００ｇの酸化第一銅を、溶液に添加し、その後に１８０°Ｆまで加熱した。この試験中に、酸素を継続的に混合物へバブリングした。２時間後、結晶同定のために、サンプルをＸ線回折によって分析した。結果は、９３．８％のアタカマ石／単斜アタカマ石の混合物および６％の酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）を示した。
【実施例４】
【００５９】
この実施例では、以下の反応によって、炭酸銅を塩酸で反応させることで塩基性塩化銅を生成する。
Ｃｕ２（ＯＨ）２ＣＯ３＋ＨＣｌ&#8212;Ｃｕ２（ＯＨ）３Ｃｌ＋ＣＯ２
【００６０】
この反応は、２００ｍｌの水および４５．８ｍｌのＨＣｌを５００ｍｌのビーカーに加えることで行われた。混合の間、１００ｇの炭酸銅を溶液に添加し、その後に１８０°Ｆまで加熱した。混合物をその温度で２４時間混合し反応させた。反応の最初の２０分間に、二酸化炭素が発生した結果、著しいバブリングがあった。２時間後、サンプルを抜き出し、結晶構造を判定するためにＸ線回折によって分析した。結果は、結晶が１００％の炭酸銅（マラカイト）が全く存在しないアタカマ石／単斜アタカマ石の混合物であることを示した。
【実施例５】
【００６１】
この実施例では、以下の反応によって、酸化亜鉛で塩酸を反応させることで塩基性塩化亜鉛を生成する。
５ＺｎＯ＋２ＨＣｌ＋４Ｈ２Ｏ＝Ｚｎ５（ＯＨ）８Ｃｌ２・Ｈ２Ｏ
【００６２】
この反応は、２００ｇのＺｎＯ、１０４ｍＬ（３２％）のＨＣｌ、１９０．４ｍＬのＨ２Ｏ、および１３．３ｇの変性コーンスターチを１リットルの反応槽に加えることによって行われた。混合物を１８０°Ｆまで加熱し、合計４時間混合させた。生成物をＸ線回折によって分析し、９６．５％の塩基性塩化亜鉛（シモンコーレアイト）および３．５％のＺｎＯ（紅亜鉛鉱）であることが確認された。
【実施例６】
【００６３】
この実施例では、以下の反応によって、酸化亜鉛で塩化亜鉛を反応させることで塩基性塩化亜鉛を生成する。
４ＺｎＯ＋ＺｎＣｌ２＋５Ｈ２Ｏ＝Ｚｎ５（ＯＨ）８Ｃｌ２・Ｈ２Ｏ
【００６４】
この反応は、４００ｍｌの水、１７０ｇ／ｌのＺｎを含む１１８ｍｌの塩化亜鉛溶液、および１００ｇの酸化亜鉛を１リットルのビーカーに加えることによって行われた。混合物を１８０°Ｆで２４時間の期間混合し反応させた。サンプルを定期的に抜き出し、Ｘ線回折分析によって結晶の同定を試験した。２４時間後、酸化亜鉛を９７．２％の塩基性塩化亜鉛（シモンコーレアイト）および２．８％の酸化亜鉛（紅亜鉛鉱）に転化した。
【実施例７】
【００６５】
この実施例では、以下の反応によって、酸化第一マンガンを塩酸で反応させることで塩基性塩化マンガンを生成する。
２ＭｎＯ＋ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ＝Ｍｎ２（ＯＨ）３Ｃｌ２
【００６６】
この反応は、１００ｍｌの水、１３．８８ｍｌ（３２％）のＨＣｌおよび２０．０３ｇの酸化第一マンガンを、予め窒素でパージされた混合反応槽へ加えることによって行われた。窒素もまた、Ｍｎ＋２からＭｎ＋３への酸化を防ぐために、反応の期間に混合物へバブリングした。反応槽を２４時間混合し、かつ１００°Ｃまで加熱した。反応生成物のサンプルを、Ｘ線回折分析のために提出し、残部が酸化マンガンからなる８６％の塩基性塩化マンガン（ケンパイト）であることが確認された。
【実施例８】
【００６７】
この実施例では、以下の反応によって、酸化第一マンガンを塩化第一マンガンで反応させることで塩基性塩化マンガンを生成する。
３ＭｎＯ＋ＭｎＣｌ２＋３Ｈ２Ｏ＝２Ｍｎ２（ＯＨ）３Ｃｌ２
【００６８】
この反応は、１００ｍｌの水、２２．４９ｇの塩化第一マンガン四水和物および２０．１４ｇの酸化第一マンガンを予め窒素でパージされた混合反応槽へ加えることによって行われた。窒素もまた、Ｍｎ＋２からＭｎ＋３への酸化を防ぐために、反応の期間に混合物へバブリングした。反応槽を２４時間混合し、かつ１００°Ｃまで加熱した。反応生成物のサンプルを、Ｘ線回折分析のために提出し、９３．６％の塩基性塩化マンガン（ケンパイト）および６．３％のＭｎ３Ｏ４（黒マンガン鉱）であることが確認された。
【実施例９】
【００６９】
この実施例では、記載の反応によって生成される塩基性金属スラリーは、非常に小さな０．１μｍ〜２０μｍの結晶を生成する。噴霧乾燥に先立つ変性デンプンバインダの添加は、５０μｍ〜３００μｍの範囲での粒径の効果的な制御を可能にする。パイロット試験の実施中、デンプンの添加がスラリーの粘度を大幅に低下させることが着目された。この発見は、スラリーの全固形分が５５％およびそれ以上高くに達することを許容する、工程の有意な改善であった。このことは、これらのスラリーの揚水および混合に要する馬力要件と同様に生成物の乾燥に必要なエネルギーの大幅な低減を表している。この実施例では、デンプンは、約２．５ｗｔ．％のデンプンが添加されたとき、約１５，０００Ｃｐｓ〜約１，０００Ｃｐｓの粘度の低下とともに、塩基性塩化銅スラリーのために粘度が１０分の１に低下されることが確認された。
【実施例１０】
【００７０】
この実施例では、実験室試験が、噴霧乾燥された三塩基性塩化銅（ＴＢＣＣ）の相対的な反応性を判定するために、米国特許第６，２６５，４３８号の工程に従って生成されたＴＢＣＣの標準的な生成物と比較して行われた。この試験は、各供給源からの１．６２ｇの銅を４００ｍｌの酢酸塩緩衝液（ｐＨ４．７）中に置くことで達成された。溶液は、室温で４時間混合されてもよい。可溶性の銅を、反応性の尺度としての試験中に定期的に測定した。データは、噴霧乾燥された生成物が、標準的なＴＢＣＣの反応性よりわずかに高いが同等であり、放出速度に関しては傾向線に密接に従っていることを示した。
【００７１】
本発明の塩基性金属塩は、ヒトおよびその他の動物の生存性、成長、健康および／または生殖力を高めるために使用され得る。いかなる理論にも拘束されることはないが、塩基性金属塩は、容易に吸収され、および／または、ミネラル、無機金属塩または対応する必須金属を含むその他の栄養素に対して向上した生物学的利用能を示していると考えられる。本発明の塩基性金属塩の好ましい実施形態は、細菌の増殖を大幅に低減するので、本発明の好ましい形態の使用が、ヒトおよびその他の動物の成長および健康を効果的に向上させることを示していると判断された。さらに、本発明の好ましい塩基性金属塩は、特定の細菌に対する増強効果を実証しているので、より少量および／または低濃度の必須金属の使用が動物に実質的に等しいかあるいは等しい強力な効果をもたらすことを可能にしている。
【００７２】
以上の説明から、本発明が、特定の手段、材料および実施形態を参照して説明されたが、当業者は、本発明の本質的な特徴を容易に確認することができ、上述および添付の特許請求の範囲に記載の本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更および変形が様々な用途および特徴に適用するためになされてもよい。
【国際調査報告】
2014526248.tif 000002
2014526248.tif 000003
2014526248.tif 000004