(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウシに、食用肉中のω-3高度不飽和脂肪酸含量のレベルを増加させるための有効量の、高レベルのω-3脂肪酸及び牛の第一胃で消化されにくい細胞壁を有する藻類を給餌する工程を含む、ヒトが消費するための食用肉のω-3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させる方法であって、
前記藻類がスキゾキトリウムである、方法。
【請求項２】
ウシに、食用肉中のω-3高度不飽和脂肪酸含量を増加させるための有効量のスキゾキトリウム;トウモロコシ;並びに大豆、アルファルファ、わら、及びジスチラーズウェットグレインから成る群から選択される少なくとも1つの成分を給餌する工程から本質的に成る、ヒトが消費するための食用肉のω-3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させる方法。
【請求項３】
前記ウシにトウモロコシを給餌する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
トウモロコシがトウモロコシグルテンを含む、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
スキゾキトリウムが約25質量%のω-3不飽和脂肪酸を含む、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
食用肉が食用肉用ウシを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
ウシに、食用肉中のω-3高度不飽和脂肪酸含量のレベルを増加させるための有効量の、高レベルのω-3脂肪酸及びウシの第一胃で消化されにくい細胞壁を有する藻類、並びにトウモロコシ、コムギ、及びオオムギから成る群から選択される少なくとも1つのメンバーを給餌する工程を含む、ヒトが消費するための食用肉のω-3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させる方法であって、
前記藻類がスキゾキトリウムである、方法。
【請求項８】
食用肉がスイギュウを含む、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
藻類が、藻類と水の80:20混合物を含む、請求項7に記載の方法。
【請求項１０】
前記ウシに、藻類に加えて、トウモロコシ、コムギ、及びオオムギから成る群から選択される少なくとも1つのメンバーを給餌する工程を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
ウシにトウモロコシを給餌する工程を含む、請求項7に記載の方法。
【請求項１２】
肉用動物に、動物の食用肉中のω-3不飽和脂肪酸含量のレベルを増加させるための有効量の、高レベルのω-3脂肪酸及びウシの第一胃で消化されにくい細胞壁を有する藻類、並びにトウモロコシ、コムギ、及びオオムギの少なくとも1つを給餌する工程を含む、ヒトが消費するための食用肉中のω-3不飽和脂肪酸の含量を増加させる方法であって、
前記藻類がスキゾキトリウムである、方法。
【請求項１３】
ヒトが消費するための食用肉のω-3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させる方法であって、ウシに、有効量の:
スキゾキトリウム及び
トウモロコシ
を給餌する工程から本質的に成り、前記ウシの食用肉中のω3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させる、方法。
【請求項１４】
ヒトが消費するための食用肉のω-3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させる方法であって、ウシに、有効量の:
スキゾキトリウム並びに
コムギ及びオオムギから成る群から選択される少なくとも1つの穀物
を給餌する工程から本質的に成り、前記ウシの食用肉中のω3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させる、方法。
【請求項１５】
ヒトが消費するための食用肉のω-3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させる方法であって、ウシに、有効量の:
スキゾキトリウム;
トウモロコシ;並びに
大豆、アルファルファ、わら、及びジスチラーズウェットグレインから成る群から選択される少なくとも1つの成分
を給餌する工程から本質的に成り、前記ウシの食用肉中のω3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させる、方法。
【請求項１６】
ヒトが消費するための食用肉のω-3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させる方法であって、ウシに、有効量の:
スキゾキトリウム;
トウモロコシ;並びに
大豆、アルファルファ、わら、及びジスチラーズウェットグレインから成る群から選択される少なくとも1つの成分
を給餌する工程から本質的に成り、前記ウシの食用肉中のω3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般に、本発明は、動物用の栄養補助食品としての全藻を開発及び使用する組成物、システム、及び方法である。藻類は総脂肪に対してω-3のDHA及び/又はEPA(及び他の構成成分)が豊富であり、ウシ及びバイソンの消化器系に適している。結果として得られる、DHA及びEPAが豊富な食肉は、消費者にとって心臓に良い特性及び他の健康特性を有する優れた食用肉を提供する。
【背景技術】
【０００２】
栄養補給物、可能性のあるバイオ燃料として、また過剰な又は不要なCO2を捕捉する手段として栽培するためのいくつかの技術と共に、藻類の多様な有益性が現在認識されている。藻類の栽培、収穫、及び加工の分野は急成長しており、何億ドルもこの産業に投資され、大部分はバイオ燃料のための最も有望な藻類株を特定しそれらの栽培のためのプロトタイプの栽培施設を開発することを目的としている。更に、より近年では、藻類の培養業者はω-3が豊富な藻類を栽培し藻類をその構成成分へと加工すること(ω-3は非常に価値が高い)、次いで残留する脂肪によりバイオ燃料を製造すること、及びタンパク質が豊富な副生成物である動物飼料を含む他の構成成分のための残留分を得ることに重点を置いている。藻類は再生可能な太陽光を輸送燃料へと転換するための、今までの仕組みを変えるような能力をいつか獲得する可能性がある。持続可能な輸送燃料はトウモロコシ由来エタノールの根底にある期待であったが、トウモロコシからのエネルギー収量はあまりにも低く、一方でエタノール原料を栽培するために最盛期の耕作地を使用すると、農業システムを混雑させてしまうのが現実である。
【０００３】
藻類は自然の最も基本的な光合成生物である。ある藻類は水、日光、及び二酸化炭素(CO2)を消費して糖を産生する。それらの糖及び還元された高エネルギー化合物は最終的に脂質を産生し、脂質はディーゼル燃料の代わりに使用できるバイオ燃料へと容易に加工することができる。米国の最良の農地で栽培されるトウモロコシはエーカー当たり200ガロン未満のバイオエタノールを産出することが可能である。専門家は藻類がトウモロコシ由来バイオ燃料の25倍を超えるエネルギー密度を生じさせ得ることに同意しており、1エーカーの荒地(十分な日光のみを要する)で栽培される藻類は毎年2,000〜7,000ガロンの範囲のバイオ燃料を産出することが可能である。より早く成長する藻類を見つけるか若しくは作ることができれば、又はガソリン等の燃料を精製するように藻類の遺伝子改変を行うことができ、次いでこれが藻類の細胞壁を通して分泌されその結果加工する必要がなくなれば、藻類は価格がガロン当たり$2.00〜$3.00であるディーゼル油と競合するバイオ燃料となり得る。しかし、藻類は従属栄養性であり、日光の代替として若しくは日光の他に、発酵中の糖、又はグルコース等の水中の有機炭素源を使用できる。現在では従来の方法よりもはるかに安価であるそのような藻類を栽培するための利用可能な技術が存在するので、この特許は動物飼料栄養補助剤として使用するためのそのような従属栄養性藻類の栽培に焦点を当てる。この栽培技術は発電所及びエタノール工場の排出ガスに由来するCO2を直接使用しないが、光合成の過程でCO2(発電所又はエタノール工場の排出ガスに由来する)を使用する植物であるサトウキビによって大気から除去されるCO2がある。従属栄養性藻類はまた一般にシリカの細胞壁を有し、これによって第一胃の中で分解されにくくなり、小腸内で放出された場合にω-3が無傷で残る。
【０００４】
必須脂肪酸の2つのグループ、ω-3脂肪酸及びω-6脂肪酸がある。ω-3脂肪酸はサバ、サケ、イワシ、アンチョビ、及びマグロ等の冷水魚の油、又はアマニ、キャノーラ(菜種)、若しくは大豆等の植物からの抽出油の中に自然に見られる。ω-3脂肪酸の例としては、ドコサヘキサエン酸(DHA)、エイコサペンタエン酸(EPA)、及びアルファリノレン酸(ALA)が挙げられる。ω-3であるEPA及びDHAは冷水魚においてのみ多量に見られ、陸生動物又は種子には見られないことが極めて重要である。したがって、多量のERA及びDHAを得るためには、ヒトは油の多い魚を食べるか、又は魚から若しくは魚の食物連鎖の基礎を形成する藻類から作られる油のサプリメントを摂取する必要がある。対照的に、ALAは亜麻等の種子に豊富に見られる。ω-3脂肪酸は、細胞、特に脳細胞、神経細胞、網膜、副腎、及び生殖細胞の必須の構成成分として、文書化された介入研究において多様な有益な健康効果と関連づけられている。DHA及びEPA等の長鎖ω-3多価不飽和脂肪酸(PUFA)は、心臓、皮膚、及び免疫系における健康上の利益を有し、炎症性疾患、注意欠陥障害、及び幼児の発達の制御を助けると考えられている。アルツハイマー病、認知症、結腸直腸がんの予防、及び心疾患による死亡の低減における有益性を示唆する、多くの進行中の新しい研究もある。
【０００５】
食品及び/又はサプリメント中に存在する特定のω脂肪酸による有益性の概要を述べている、多くの特許が承認されている。ω-3/6及びPUFAが通常は少ない又は不十分である食品の強化についてもいくつかの特許が承認されている。例えば、米国特許第5,932,257号(Wrightら)は、冷水魚の魚粉を雌牛に与え、フェザーミールをベースとした飼料栄養補助剤を使用することにより、牛乳中に産生されるDHAに関する。この先行技術の参照文献にしたがって使用されるフェザーミールは、乳牛の第一胃におけるDHAの微生物分解の阻害剤として使用される。米国特許第4,911,944号及び第5,290,573号はまた、動物副生成物、例えばフェザーミール、骨粉等と組み合わせた魚粉を含有する飼料栄養補助剤の使用を開示している。ニワトリに挽き割り亜麻又は藻類/DHA飼料栄養補助剤を使用して卵中のω-3を増加させることについても多くの特許が承認されている。
【０００６】
藻類、(DHA発酵濃縮物)に関して、これらの飼料及び食品ミックスは遺伝子組み換え技術により製造され、遺伝子組み換え技術は大多数の市場で消費者の支持が限定されている。先行技術の飼料配合物は実用的な観点で多くの欠陥がある。例えば、魚粉/フェザーミールの飼料栄養補助剤は非常に味が悪く雌牛等の家畜に対する摂食抑制物質とすることができ、限られた量のDHAのみを牛乳において得ることができる。また、動物副生成物、すなわち、血粉/フェザーミールの使用は、感染症の拡大を防ぐために大多数の国で禁止されてきた。
【０００７】
当技術分野において、食用肉中のω-3脂肪酸の量を増加させることが可能な飼料栄養補助剤が必要とされている。上記で論じた先行技術における限定は、網羅的であることを企図していない。本発明は公知の技術で現在見出されていない解決法を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第5,932,257号
【特許文献２】米国特許第4,911,944号
【特許文献３】米国特許第5,290,573号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】National Academy of Sciences、2002; Knappら、2003
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
公知のタイプの藻類栄養補助食品に固有の前述の欠点を考慮して、本発明は、先行技術が提供することができない、食用肉用ウシ及び/又はスイギュウ用の新規かつ改善された効果的な藻類ベースの栄養補助食品を提供する。このように、本発明の一般的な目的は、後でより詳細に述べることにするが、先行技術のすべての利点を有し欠点がない、藻類ベースの栄養補助食品を開発する新規かつ改善された方法及びCO2を低減する手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これを達成するために、本発明は、大気中のCO2を消費する、一般に入手可能な糖等の炭水化物を取り込みこれを藻類に供給するためのシステム及び方法を本質的に含む。本発明はまた、特定用途の藻類を培養し、これをウシに与えて、食用肉の筋組織中の特定のω-3多価不飽和脂肪酸(PUFA)を増加させることにより食用肉消費者の心血管の健康を改善する。
【００１２】
本発明は、他の動物、例えば限定はされないがスイギュウ等の一般的な給餌に利用できることが更に考えられる。スイギュウは食肉用の家畜として使用できることが考えられる。
【００１３】
このように、以下に続く本発明の詳細な説明をより良く理解できるように、及び当技術分野に対する本発明の寄与をより良く認識できるように、やや大まかに、より重要な本発明の特徴の概要を述べてきた。当然、以降に説明され本明細書に添付の特許請求の範囲の主題を成すことになる、本発明の更なる特徴がある。
【００１４】
この点において、本発明の少なくとも1つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明はこの出願において、以下の説明に示される構造、構成成分の配置、及びそれらの量の詳細に限定されないことを理解するべきである。本発明は他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施及び実行することが可能である。また、本明細書で採用される表現及び専門用語は説明を目的とするものであり、限定するものと見なすべきではないことを理解するべきである。このように、当業者はこの開示がベースとする概念が、本発明のいくつかの目的を実行するための他の組成物、方法、及びシステムを設計するためのベースとして容易に利用できることを理解することになる。したがって、特許請求の範囲は、本発明の精神及び範囲から逸脱しない限りそのような等価の構築物を含むものと見なされることが重要である。
【００１５】
更に、前述の要約の目的は、米国特許商標局及び一般人、特に特許又は法律の用語又は表現に精通していない当技術分野の技術者及び専門家が、大まかな調査から出願の技術的開示の特質及び本質を迅速に見極めることを可能にすることである。要約は、特許請求の範囲によって評価される、本出願の発明を規定することを企図するものではなく、本発明の範囲を決して限定することを企図するものでもない。
【００１６】
本発明の目的は、限定はされないが食用肉用ウシのための藻類ベースの栄養補助食品を開発及び使用するための新規かつ改善された方法及びシステムを提供することである。
【００１７】
本発明の更に別の目的は、先行技術のすべての利点を実現し、一方で同時に先行技術に通常は伴う欠点の一部を克服する、新規かつ改善された藻類栄養補助食品を提供することである。
【００１８】
本発明の更に別の目的は、CO2削減に関して大衆の認知度が得られ環境改善がなされるように市販されている新規かつ改善された藻類及び藻類栄養補助食品のための、新規かつ改善された方法及びシステムを提供することである。
【００１９】
心臓に良いω-3は食肉の中に存在する飽和脂肪の健康への悪い影響に対抗するので、なお更なる本発明の目的は、中程度又は高い度合いの霜降りを有する従来の赤身肉よりもはるかに健康に良い赤身肉を食べることが可能な消費者にω-3の有益性を提供する、新規かつ改善された栄養補助食品を提供することである。
【００２０】
本発明のなお更なる目的は、藻類栽培の最適な歩留まり、収穫した藻類中のおよそ25%以上のω-3 DHA及び/又はEPA組成物、藻類中の総脂肪のおよそ50%の、業界基準を満たす1匹の動物当たりの3lbs/日の一貫したフィードロットの体重増加、市販のための食用肉中の健康的なω-3 DHA及びEPAの10〜20倍の増加、及び可能性があれば市販のための食用肉中の飽和脂肪の減少を実現することである。
【００２１】
なお更なる本発明の目的は、より心臓に良い食品をウシ及びスイギュウから製造するためにウシ及びスイギュウ用の藻類ベースの栄養補助食品を開発及び使用するため、又は一般にウシ及びスイギュウに給餌し栄養を与えるための、新規かつ改善された方法及びシステムを提供することである。
【００２２】
本発明は、限定はされないがスイギュウ等の他の動物の一般的な給餌に利用してもよいことが更に考えられる。スイギュウは食肉用の家畜として使用してもよいことが考えられる。
【００２３】
この農産物の更なる発明は、実質的に圧延トウモロコシを削減し脂肪含量がはるかに低いコムギ又はオオムギを代替とすることにより従来型の最新のフィードロットの組成物を改良して、脂肪が多すぎるためにウシの飼料摂取総量が抑制されることなく、はるかに多量の藻類をウシに供給することを可能にすることである。更に、トウモロコシの削減は、動脈の炎症及び病気を引き起こす赤身肉の食事に非常に多いと考えられているω6を低下させる。
【００２４】
これらは、本発明の他の目的と共に、本発明を特徴づける新規性の様々な特徴と併せて、この開示に付属しこの開示の一部を成す特許請求の範囲において詳細に示される。本発明、その取扱い上の利点、及びその使用によって実現される特定の目的をより良く理解するために、本発明の好ましい実施形態が示される添付の説明事項を参照するべきである。
【００２５】
本発明の以下の詳細な説明を考慮すれば、本発明はより良く理解されることになり、上記に示されるもの以外の目的も明らかとなる。そのような説明は、付属の絵による説明、グラフ、図面、及び付録を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一般に組織1グラム当たりの脂肪酸の濃度をグラフで表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
好ましい実施形態において、組成物は一般に、限定はされないが食用肉用ウシ等の動物用の栄養補助食品として藻類を含む。本発明の更なる目的は、下記に更に説明されるようにより心臓に良い、限定はされないがヒトが消費するためのスイギュウ、ウシ、及び他の食肉源等の、動物用の藻類ベースの栄養補助食品を開発及び使用するための新規かつ改善された方法及びシステムを提供することである。
【００２８】
前記成分の以下の説明は、正確なパーセンテージ、量、又は成分に限定されないことが理解され、及び当技術分野において公知の等価の成分で代用するか又は加えてもよいことが理解される。本発明は、より健康に良い脂肪含量を有するウシ飼料の商業生産をもたらすことになる独自の藻類ベースのウシ飼料製造システムを企図しており、このシステムは発電によるCO2の捕捉及び処分も含んでいてもよい。
【００２９】
今までに特定され分類された30,000を超える品種が存在する。本発明は、高レベルのDHA脂質を容易に産生する藻類のいくつかの特定の品種を利用することができる。n-3多価不飽和脂肪酸(PUPA)であるドコサヘキサエン酸(DHA)は、心血管疾患、アテローム性動脈硬化、炎症、不整脈のレベル、及び循環性トリグリセリドレベルを低下させ一方で神経発生及び視力を高めることに関連している(National Academy of Sciences、2002; Knappら、2003)。これらの脂質は、収穫された藻類から抽出するか、又は収穫された藻類を濃縮してスラリー状にする、若しくは乾燥させ、丸ごとウシへ直接与えることができる。選択された特定の藻類の品種は、ウシへの給餌プロセス全体における成分となり、最終的な食用肉中のDHA及びエイコサペンタエン酸、EPA、多価不飽和脂肪の増加の促進をもたらすことになる。
【００３０】
本発明は、(1)高レベルのDHA及び/又はEPAを産生する品種;及び(2)炭水化物(糖等)として炭素源の藻類への供給を含む栽培環境(藻類農場/バイオリアクター)を利用することができる。この藻類栽培システムは藻類の成長を最大化し、ω3の産生を最大量にし、比較的低コストで栽培する。
【００３１】
本発明は藻類の栽培技術自体は含んでいない。その技術は他者が開発し特許取得している。本発明は、特に、高いω3を産生する能力、及びまた藻類が第一胃を通過して小腸へ移動する際に藻類がω3を保護するのを可能にする丈夫な細胞壁を有する能力の両方に関して、藻類栽培システムで栽培しようとする藻類を選択する。また本発明は、ω3の摂取を最大化する給餌プロトコルにおいて全藻を採用するが、全飼料摂取量を抑制せず、飼育場におけるウシの商業的に理想的な1日の平均の体重増加量を低下させない。
【００３２】
十分な成長速度及び藻類「作物」中の高レベルの回収可能な脂肪含量だけでなく、総脂肪に対して比較的高いパーセンテージの多価不飽和脂肪も実現することが望ましいと考えられる。飽和脂肪はウシのω-3の産生において有用ではないが、総脂肪が全飼料摂取量のおよそ8%に達する場合は全飼料摂取量を減らす。目標は、ウシの1日の体重増加の業界基準である約3.5 lbs/日を維持するために飼料摂取量を減らさずに、多量のDHA及び/又はEPAを含有する多量の藻類を与えることである。次に、これらの成功要因は、何千もの既存の藻類の候補及び更には遺伝子操作された藻類がある中で最良の藻類を選択すること、並びにバイオリアクター環境による藻類栽培の性能によって決まる。
【００３３】
本発明は当技術分野で見られる藻類株を利用してもよいことが考えられる。本発明は所望の特性を有する新規かつ非先行技術の藻類株を利用してもよいことも考えられる。なお更に、ω-3を直接与えると、第一胃の中にある間に細胞壁によってω-3が保護されず、多価不飽和脂肪を破壊しそれらを小腸での吸収に役立たないものにし食肉の霜降りの中にω3を沈着させるウシの消化器系には適さないので、本発明は丸ごとの未加工の藻類をウシ及びバイソンの飼料として使用してもよいことが考えられる。
【００３４】
一実施形態では、藻類を約18%まで脱水し、丸ごとの未加工の藻類を改変した従来の飼料と混合するために直ちに近くの飼育場へ配送してもよい。また丸ごとの藻類を乾燥させ、タンパク質源、炭水化物源、及び脂質源のためにウシに直接与えてもよい。
【００３５】
栄養、並びにω-3脂肪酸であるDHA及びEPAを含有する高価値のPUFA(多価不飽和脂肪酸)を最大化させるために藻類株の存在するが十分に活用されていない遺伝子傾向を高めるストレスプロトコルを含めた、適切な環境上の生育条件により、非常に特殊な種類の藻類を栽培することも考えられる。これらのPUFA藻類は、丸ごと/乾燥状態及び/又は湿った状態で使用し、ウシ飼料と直接混合することができる。そのようなものを含む飼料は、ウシがDΗA及びEPAを食肉の霜降り脂肪の中へ、又は筋肉の細胞壁中へ、又は筋細胞の内部へ摂取及び取り込むことが可能であり、食用肉を新しい形態の「健康的な食用肉」へと変え、これは消費者の心臓の健康及び中枢神経系を改善させることができる。本発明は、様々な投与量、給餌のタイミング、継続時間、沈着率、及び沈着位置を利用してもよいことが考えられる。
【００３６】
高いω-3及び適切な細胞壁を含む品種を有する藻類を利用することが考えられる。微細藻類の細胞壁は、非常に様々な材料で天然に構成され、強酸性であるウシの標準的な第一胃及び強塩基性である小腸において非常に様々な度合いの消化率を有している場合がある。第一胃で消化されにくい細胞壁を生成する藻類を利用することが考えられ、第一胃では消化中に内部のω-3が水素化から保護されるが、細胞壁が小腸内で破壊されてω-3を放出する。実際に、適切な細胞壁は徐放カプセルのようにふるまう。
【００３７】
ここで概略的に図を参照し、更に具体的には図1を参照すると、グラフは概略的に、藻類なし、中程度の藻類を含む、及び豊富な藻類を含む3種の交互の飼料と共に、EPA及びDHAが増加することを示す。データはオクラホマ州立大学での給餌の実証試験によって得られた。実証試験では、DHAが特に高くEPAは高くない、市販の製品Martek GOLDを使用した。実証試験では一般に、典型的なウシ飼料の改変混合物へ乾燥藻類を混合したものを利用し、食用肉用ウシの筋肉及び筋肉内の脂肪へEPA及びDHAが多く沈着するという好ましい結論をもたらした。
【００３８】
ウシの1日の体重増加は藻類なしの飼料と同程度に良好でなければならないので、本発明は、ウシの平均の1日の体重増加を低下させずに藻類飼料を提供して、完全給餌の去勢雄牛の全コストを大幅に増加させないという所望の成果を得られることも考えられる。
【００３９】
業界では何らかの他の最終製品のための藻類を提供することも知られている。特に多量のDHAを含有する高価値の藻類が、Baltimore、MDに拠点を置くMartek Biosciences社によって商品化されている。Martek社の藻類は適切な細胞壁及び適正量のDHAを含有するが、従属栄養性であり、これはそれらが糖を供給され、栽培及び格納システムが高価であり、製品が非常に高価になることを意味する。それらの製品は卵の生産及び乳幼児用配合物及び多くの他の製品に向けて販売されている。本発明は、Martek社のシステムよりもコストがはるかに低い従属栄養性の生産システムと共に利用してもよいことが考えられる。
【００４０】
従属栄養性のMartek社の藻類の現在の価格は1トン当たり$19,000であるが、他のシステムは必要な藻類を1トン当たり$3,000〜$4000で生産できることが予測される。食用肉用藻類の価格はバイオディーゼル用よりもはるかに高く、この藻類を使用すると短期的にはより経済的になる。
【００４１】
n-3多価不飽和脂肪酸(PUPA)であるドコサヘキサエン酸(DHA)は、心血管疾患、アテローム性動脈硬化、炎症、不整脈のレベル、及び循環性トリグリセリドレベルを低下させ一方で神経発生及び視力を高めることに関連している(National Academy of Sciences、2002; Knappら、2003)。現在まで、DHAは魚油、魚粉、鮮魚、及び藻類を供給源としてきた。本発明は、ウシの「霜降り」の中の健康的ではない脂肪に対する健康的な脂肪の割合を増加させるために、様々なウシ用飼料を使用してもよいことが考えられる。ウシ飼料中のDHAのレベルの増加は、更に反すう動物の脂肪中の共役リノール酸及びバクセン酸のレベルを増加させることが示され、不飽和脂肪酸はヒトの健康上の利益の向上にも関与している。
【００４２】
ウシ飼料としての藻類の市場も潜在的には巨大である。「天然食用肉」市場(ホルモン物質又は抗生物質を使用しない)向けのフィードロット牛を供給するのに、1日に200,000ポンドの生産が必要となる。1日に更に400,000ポンドあれば、高級レストラン市場に向けられる予定にあるウシに藻類を供給することになる。そして、テキサス州の回廊地帯からサウスダコタ州までのコーンベルトにある米国の飼育場の10,000,000頭を超えるウシに供給するには、1日に20,000,000ポンドが必要となる。
【００４３】
本発明は、加工又は乾燥を必要としないように、及び藻類栽培施設とウシのフィードロットの間で全く又はほとんど輸送を必要としないように、藻類栽培施設及びウシのフィードロットを設置する好ましい実施形態によって、藻類栽培施設及び/又はウシの場所が最適化されるシステムを利用することを企図している。
【００４４】
食用肉用ウシ向けのω-3が豊富な藻類飼料を製造し、それにより市場の標準よりも高いレベルの保護脂肪及び低いレベルの健康的でない飽和脂肪を含有する潜在的により健康的な食肉製品が得られることが考えられる。
【００４５】
好ましい実施形態において、一連の藻類栽培施設はフィードロットの近くに設置されることになる。近くに設置すると、輸送費用を最小化し、20:80の藻類-水混合物を含有する藻類スラリーを最初に乾燥させずに直接配送してウシに給餌することを可能にすることになる。この配置は商業的な藻類給餌ウシ産業の効率的な設計モデルとして機能し得る。ウシの飼育場への容易な圧送及び費用効率が高いトラック輸送のために、質量で18%の藻類の比まで藻類を脱水することも考えられる。藻類を乾燥するコストを回避することにより、コスト及び加工時間を削減することが考えられる。藻類/水混合物は、「飼い葉おけ」の中の主要なウシ飼料の上に追飼料として噴霧してもよく、又は均一な藻類/飼料混合物を得るために慣例により飼料トラック自体の中で混合してもよい。
【００４６】
本発明の好ましい実施形態において、ウシの平均の1日の体重増加を1日当たり約3ポンドで最適化するために、典型的であるが調整されたウシ飼料に全藻を直ちに加えてもよい。単にウシ自体にとってのカロリーのある食品の価値のため、又はウシ自体の健康を改善するための、ウシへの藻類給餌の概念は独自のものではない。しかし、霜降り脂肪を飽和脂肪から多価不飽和脂肪へ転換させるため、又はより多くの多価不飽和脂肪を筋組織中に産生させるための、ウシへの藻類給餌の概念は独自のものである。
【００４７】
現在、ω-3 DHAが豊富な食品グレードの藻類は高価であり(1トン当たり$19,000)、そのため動物に多量に給餌するのは実際的ではない。本発明はDHA及びEPA  ω-3を含有する藻類を1トン当たり$3,000で生産することを企図している。これは、実質的な飽和脂肪の削減及び健康的な多価不飽和脂肪の増加をもたらす独自のウシ給餌プログラムを可能にすることになる。
【００４８】
藻類を給餌された食用肉において、本発明は10倍以上のω-3及び飽和脂肪の実質的な削減を企図している。飽和脂肪の削減及びω-3を含む不飽和脂肪の増加という健康上の利益は消費者を製品に引きつけ、消費者は製品に対して余計に支払うことになるが、これは標準的な食用肉を10パーセントを超えて上回らないと予測され、抗生物質を使用せずホルモンを注入していない食用肉よりも、又は有機食用肉よりも安価であることが、更に考えられる。「健康的な食用肉」として販売されている既存の隙間市場の食用肉の価格は、通常の市販食用肉の価格の2倍にもなる。この非常に高い価格は非常に低い売上高及び生産者の非効率性によるものと思われる。現段階では、抗生物質又はホルモン注入物の化学残留物を含まない食用肉の価格は相当する食用肉よりも$5.00高い。藻類サプリメントのコストは食用肉の卸売原価に約$.40上乗せされると予測される。
【００４９】
ウシの給餌の実証試験は、藻類をウシに給餌することができ、他の方法では塩水の白身魚等で入手できる、多量のω-3 DHA及びEPAを食肉が含有することが可能であるという概念を証明した。高いω-3を含むMartek社製の藻類を利用した。Martek社のω-3は約56%が脂質(脂肪)であり、そのうちの約半分又は藻類質量の24%がDHAであり、2%がEPAである。
【００５０】
魚油由来等のω-3はウシに直接多量に給餌することができないが、藻類中のω-3は可能であることは注目に値する。他者による過去の給餌試験では、ω-3を含有する魚油をウシに給餌すると第一胃の機能を低下させることが分かった。ウシの第一胃の中にある微生物がω-3多価不飽和脂肪酸を水素化して飽和脂肪とし、その結果魚油が不飽和脂肪を吸収できる小腸内で不飽和脂肪を供給できなかった。対照的に、本発明は細胞壁を有する藻類を利用し、これは自然の利点を有する。細胞壁は第一胃の中と同じほど容易にまた急速には分解されない。より多くの藻類細胞が十二指腸へ無傷で送られ、ここではpH変化及び消化酵素が藻類を分解し、小腸で吸収されることになるω-3を放出する。高価値のω-3は無傷で吸収されるためにマイクロカプセル化する必要がある。本発明の実施形態の藻類の品種は天然にマイクロカプセル化されたω-3をウシに供給することになる。したがって、藻類は食用肉の健康度を改善するための天然の栄養補助食品を提供する。
【００５１】
ウシの給餌に使用するためのより効率的で効果的な「種」を開発する、様々な種類の品種選択プログラムを利用することも考えられる。複数の藻類の門、綱、目、科、属、及び種からの様々な種を利用してもよい。最適な培養様式は、それらの成長速度、栄養プロファイル、又は独自の二次的な代謝産物の産生に関して選定される、可能性のある様々な品種を使用してもよい。アリゾナ州でのDOE出資のプロジェクトによる初期の研究室での取り組みによって、可能性のあるいくつかの品種が絞り込まれ、これらはその後大型の屋外の栽培装置で栽培された。それらの研究された株の概要及び利用の可能性を以下に示す。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
生物学的パラメーターを逸脱しており収穫、輸送、及び加工のしやすさを含み得る選択基準に基づいて、藻類の品種を利用することが企図される。これらの特性は急速に成長する品種を利用することに次ぐものであり得るが、容易にろ過できる又は自然に沈殿することが可能である藻類を生産すると、収穫作業の費用を大幅に削減することができ、これは品種選択のプロセスにおいて重要な影響を与えることがある。
【００５４】
可能性のある品種の候補の特性は高い生産速度を含んでいてもよく、適正条件下で相当量の油を蓄積し、エネルギー又は化学薬品を使用せずに部分的に沈殿し、遺伝子改変又は遺伝子強化されていない。好ましい実施形態において、大規模栽培システムにおける他の栽培条件では抽出可能な脂質として少なくとも40%までのバイオマスを蓄積することができるという理解のもとで、藻類種は2〜8%の脂質から成っていてもよい。好ましい実施形態では、39%の脂質を含み、そのうちの9%がEPAであるナンノクロロプシスを栽培することができる。他の好ましい実施形態は、広塩性(0〜35ppt)及び広温性(0〜60°F)の藻類であるコレイラアンタルティカ(Koliella antartica)であってもよく、これは低光量条件で成長する。更に、クロレラサッカロフィラ(Chlorella saccharophila)は別の可能性のある冬季種を代表する。グローバルな属であるが、多くのクロレラは40°F(夜)〜65°F(昼)の水中で見られる。一部のクロレラの変種はω-3脂肪酸及びアスタキサンチン(顔料)の含量が高い。
【００５５】
本発明は、MARTEK GOLDとしても知られるMARTEK社のDHA GOLD TMと類似した構成成分を有する特定のスキゾキトリウム(schizochytrium)等の藻類を利用することを企図している。一般に、総脂肪は56%であってもよく、DHA及びEPAである脂肪のパーセンテージは一般に44%であってもよい。DHA GOLD TMは発酵生成物であると理解され、微生物を生成する特性に起因して、栄養価のいくらかの変動がロット間で見られることになる。基本成分(g/100)は、限定はされないが、水分2.03、タンパク質6.66、粗繊維4.5、灰分8.81、粗脂肪55.57、及び炭水化物(by subb'n)12.43であってもよい。藻類中の無機物(g/100)は、限定はされないが、カルシウム0.03、ナトリウム2.21、カリウム0.51、マグネシウム0.11、及びリン0.13であってもよい。
【００５６】
脂肪酸プロファイル(%FFA)は、限定はされないが、以下であってもよい。
【００５７】
【表２】
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【００５８】
アミノ酸プロファイル(g/100g)は、限定はされないが、以下であってもよい。
【００５９】
【表３】
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【００６０】
ビタミン含量は、限定はされないが、以下であってもよい。
【００６１】
【表４】
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【００６２】
ウシ等の動物のフィードロットは、フィードロットで費やす時間と食物摂取量及びそれに関連するコストとのバランスを取りながら、動物についた肉を最大化させようと試みると理解される。通常の仕上げ期の食事と仮定して、動物が1ポンド体重増加するのにウシはおよそ約5.5〜6.5ポンドの食事を必要とするのが典型的である。また、動物は600〜900ポンドの体重になるまでフィードロットに入らないと理解される。その期間中、それらはフィードロットに入る前にほとんどの場合は飼い葉を消費する。ほとんどの生産者は飼い葉を使用するが、なぜなら飼い葉はより安価であり他の方法では取り入れられない繊維が有効に活用されるためである。
【００６３】
ウシは通常150〜240日間までフィードロットにとどまる。この期間中、それらは500〜600ポンドの体重増加をすることが可能である。動物が7〜9か月の月齢で到着し、最初の4日間は第一胃の健康を維持するのを助けるために100%の牧草飼料を与えられるのは珍しいことではない。様々なフィードロットでは様々な種類の食物を使用するが、一部の飼料はトウモロコシ、大豆、アルファルファ、わら、及びエタノール工業の副生成物であるジスチラーズウェットグレインを含めた7種の成分で構成されていてもよい。これらの飼料はトウモロコシ0%からトウモロコシ75%の範囲にある。
【００６４】
典型的な去勢雄牛はおよそ800ポンドの体重でフィードロットに到着し、5,000ポンドの飼料を食べて体重が600ポンド増加し、平均で6か月後に出発する。ウシは通常、25ポンドの穀物及び少量の他の構成成分を給餌される。飼育場における商業化のために、平均的な雌牛は1日に体重がおよそ3.5ポンド増加するのに十分な飼料を消費しなければならない。
【００６５】
本発明は、飼料摂取の残分を抑制せずに、また1日ごとに体重のポンドで測定される1日の体重の増加を低下させずに雌牛が消費できる最大量の藻類を供給することを企図している。好ましい実施形態において、藻類の1日の摂取量は、霜降り中のω-3の沈着を最大化するためにおよそ24%のω-3DHA及びEPAを含有していてもよい。最適な食事では全飼料の適正な胆汁値を得るために、通常の構成成分の1つである豚脂を除く及び/又はトウモロコシを削減し藻類(限定はされないが、MARTEK GOLD等)を増加させてもよいことも考えられる。藻類の給餌が多すぎると、動物の食事を抑制させる場合があることが考えられる。例えば、2ポンドのMartek藻類が他の成分と組み合わされ上記のようにトウモロコシ中の多量の油と共に摂取されると、雌牛がその日の雌牛の全飼料の半分を食べる結果となり、1日当たりに雌牛が十分な体重増加をしない結果となる。
【００６６】
好ましい実施形態は、1日に8〜1.0ポンドのMartek藻類を提供する。1日の摂取量の抑制は食事中の過剰量の脂肪によって生じることがあると考えられる。食用肉用ウシは飼料の脂肪組成が8%を超えると食物摂取量を自然に減らす。フィードロット飼料中の主成分であるトウモロコシは、コーン油由来の脂肪が5.6%であり、したがっておよそ2%の脂肪の狭い範囲が残され、これは食事を抑制せずに藻類によって上乗せできるであろう。1ポンドの藻類は、50%の脂肪を含有し半分が飽和脂肪、半分が多価不飽和脂肪であり、フィードロット飼料中のおよそ2質量%の脂肪を含有することになる。藻類中の2%の脂肪とトウモロコシ中のほぼ6%の脂肪を加えると合計でおよそ8%となり、これは食用肉用ウシの1日の限度である。
【００６７】
コムギ及び/又はオオムギをトウモロコシの代用とする新しいフィードロット飼料を利用することが考えられる。コムギ又はオオムギはおよそ2%の脂肪を含有し、飼料中の高カロリー炭水化物用のトウモロコシの代用とすることができる。これは藻類によって上乗せすることができるおよそ6%の脂肪を残す。これはMartek社の3ポンドの藻類、又は6ポンドの他の可能な藻類に存在する追加の1.5ポンドの脂肪を可能にすることになる。コムギ又はオオムギをトウモロコシの代用とし1ポンドではなく4ポンドの藻類を提供することが考えられる。したがって別の好ましい実施形態は、トウモロコシの代わりに又はトウモロコシと共にオオムギを利用することを含んでいてもよい。限定はされないがMARTEK GOLD等の2〜3ポンドの藻類を利用し、オオムギ又はコムギ飼料をわずかに減らして全カロリー摂取量を維持することが考えられる。
【００６８】
好ましい実施形態は、全粒トウモロコシを使用せず藻類を使用することを含んでいてもよい。コムギ及びトウモロコシグルテンを利用し、総脂肪含量が8%未満でおよそ6%であり、藻類含量がコーン油由来の脂肪をより多く有する全粒トウモロコシよりも高いことが考えられる。好ましい実施形態は、コムギ56.5%、トウモロコシグルテン飼料20.0%、中グレードのアルファルファ干し草4.75%、プレーリー干し草5.0%、藻類7.5%、コムギミドリング1.0%、尿素0.32%、塩化カリウム0.3%、38%の石灰石1.65%、塩0.25%、酸化マンガン0.002%、硫酸亜鉛0.015%、酸化マグネシウム0.10%、ビタミンa-30,000 0.004%、ビタミンe-50% 0.0022%、デントコーンNo.2 2.5767%、ルメンシン90 0.0188%、及びタイラン40 0.0113%を含有していてもよい。量はおおよそのものであってもよく、本発明はすべて同じ要素を含んでも又は含んでいなくてもよいことが理解される。
【００６９】
したがって、ウシの飼料摂取の残分を抑制することなく、かつ1日ごとにポンドで測定される前記ウシ及び/又はスイギュウの1日当たりの体重増加を低下させることなく、前記ウシ及び/又はスイギュウに、藻類を給餌する工程を含む、ヒトが消費するための食肉のω-3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させる方法であって、前記藻類は前記食用肉中のω-3高度不飽和脂肪酸の含量を増加させるための有効量で全質量の約25%のω-3不飽和脂肪酸含量を含む、方法を提供することを企図している。
【００７０】
更に、この方法は約24パーセントのDHA、及び/又は約2パーセントのEPAのω-3不飽和脂肪酸含量、又はDHAに対するEPAの比がより高いω-3不飽和脂肪酸含量を利用できることを企図している。有効量は前記藻類の1日当たり約0.8〜1.0ポンドである。
【００７１】
多くの実施が本明細書に記載されている。しかしながら、様々な修正を行ってもよいことが理解されるであろう。したがって、他の実施は以下の特許請求の範囲の範囲内である。本明細書に記載の様々な工程、要素、及び量の、組み合わせ、操作、及び配置において、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、変更を行うことができる。
【図１】
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