(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある種の製品を保持するシェルであって、実質上全体的に単一重合体よりなる重合体材料より形成されるシェルからなるカプセルを製造するための製品の封入法において、
製品と単一プレポリマーとの液体混合物の液滴と、該プレポリマー用の重合媒体の液滴とを含む霧様の雰囲気を形成させ、ここで、該プレポリマーは、キトサン又はアルギン酸塩のどちらかの先駆物質であり、
これによって該単一プレポリマーを該重合媒体に暴露して液滴の外面を重合させることでシェルを形成し、かくして所望のカプセルを形成する、
ことを含む製品の封入法。
【請求項２】
製品が水生生物用の液体飼料である請求項１記載の方法。
【請求項３】
液体飼料が水、タンパク質、ペプチド及びアミノ酸を含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
製品が、タンパク質原料を加水分解して栄養素液を生成し、次いでこれから固体粒子の一部分を分離することによって製造される液体飼料である請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
タンパク質原料が加水分解し粉砕した魚由来の物質である請求項４記載の方法。
【請求項６】
分離が遠心分離及び／又はろ過によって行われる請求項４又は５記載の方法。
【請求項７】
プレポリマーが液体混合物の０．２〜１０重量％である請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
重合媒体が、選択したプレポリマーの電荷とは反対の電荷を有するイオン性又は帯電物質である請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項９】
プレポリマーがキトサンの前駆物質である場合には、重合媒体はアルカリ性液体であり、これに対してプレポリマーがアルギン酸塩の前駆物質である場合には、重合媒体は酸性液体である請求項８記載の方法。
【請求項１０】
液滴が、液滴混合物を液滴形性用ノズルによって圧送することによって形成される請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項１１】
圧送が、所望の寸法の液滴を形成するように調整される請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
形成したカプセルが分離されそして乾燥される請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項１３】
カプセルが水生生物用の飼料として使用するためのものであり、そして形成したカプセルの直径が、それらの使用が意図される水生生物に依存して０．１ｍｍまで、０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍ、又は０．２５ｍｍ〜１．００ｍｍである請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ある種の製品のカプセル化に関し、特に、魚の幼生、並びに二枚貝、甲殻類動物及び微生物の如き他の水生生物用のカプセル化飼料に関する。
【背景技術】
【０００２】
魚の幼生のための天然飼料源は主として種々の動物性プランクトンを基にしており、そしてある程度まで植物性プランクトンを基にしている。例えば、ノルウエーの水中では、動物性プランクトン種であるカラナス・フィンマルシカス（Ｃａｌａｎｕｓ  ｆｉｎｍａｒｃｉｃｕｓ）及び様々な種類のかいあし類の動物がタラ、ニシン及びサバの如き商業的に重要な魚種用の生餌として重要な役割を果たしている。
【０００３】
水産養殖産業では、種々の海水魚種を養殖するのに多くの努力がなされている。大部分の海水種、例えば、ハリバ、カレイ、タラ、シーバス、シーブリーム及びプローンは、それらの初期の餌付け期間には生餌に依存する。ふ化後の最初の期間では、幼生は卵黄の液嚢から栄養を取っている。餓死を回避するために、幼生は、卵黄の液嚢が空になる前に外部からの餌取りを開始しなければならない。魚の幼生は極めて小さく、そして最初の餌取りでは原始的である。この発展的段階では、それらはそれ自体では消化系統を有さず、そしてそれらの酵素の生成は極めて限定される。幼生が栄養分を消化するのを可能にするためには、栄養分は、食べることができ且つ容易に消化可能な形態になければならない。天然の餌は、消化酵素に富んでいる。幼生が餌を取った後には、それは、それ自身の酵素の使用によって消化される。この消化プロセスは、アミノ酸及びペプチドへのタンパク質の分解又は加水分解をもたらし、そして脂肪は分離されて脂肪酸になる。このプロセス後、栄養分は、エネルギー及び成長のために有効である。
【０００４】
本件出願人等が知る限りでは、生餌の代替物として出発飼料として使用することができる公知の工業的処方された又は“人工”の飼料は存在しない。
【０００５】
幼生がそれらの卵黄の液嚢を空にしそして外部の餌取りのために準備をしている期間では、幼生に供給される餌は、種々の方法で生成される生物よりなることができる。通常、この出発飼料は、次の１〜３のもののうちの１つ又はそれ以上を基にしている。
【０００６】
１．ワムシ（Ｂｒａｃｈｉｏｎｕｓ  ｐｌｉｃａｔｉｌｉｓ）。これらの小さい生物は実験室で養殖され、そして藻類及び他の栄養素と共に給餌されてから、海水の未成熟種に対して最初の給餌期間において生餌として使用される。
２．アルテミア属の甲殻動物（Ａｒｔｅｍｉａ）。この海水種の残りの段階又は“卵”である包嚢は、主としてアメリカ合衆国では塩湖において集められる。実験室では、包嚢は水中でふ化され、そして生餌として使用される。使用前に、アルテミア属の甲殻動物は、栄養素溶液によって富化されなければならず、しかしてそれは餌としてより好適にされる。アルテミア属の甲殻動物は、栄養素に対する生カプセルとして主に働く。
３．動物性プランクトン。この天然プランクトン種の混合物は、海水からそれを炉別することによって集めることができる。集められたプランクトンは、次いで、飼料として使用される。
【０００７】
上記のものはすべて、幼生の飼料としてはいくつかの制限を有する。水産養殖産業では、生餌を出発飼料として使用すると、新しい水産養殖種の養殖が厳しく制限されるというのが共通した意見である。タラやハリバの如き種からの稚魚の養殖は、年ごとに絶えず変動している。このことは、次の説明から理解することができるように、海水産養殖種からの工業的生産を確立するのを困難にし且つリスクの多いものにしている。
【０００８】
１．ワムシの生産は極めて労力を要し、且つ費用がかかる。ワムシ用の飼料として藻類を生産しなければならないのみならず、ワムシは極めて小さく、しかも幼生用の餌として極めて短期間の間適しているに過ぎない。
２．アルテミア属の甲殻動物は、最も普通に生産される水産養殖種用の天然飼料源ではない。しかしながら、包嚢の貯蔵性のために、それは、水産養殖飼料として世界的に極めて一般的になっている。アルテミア属の甲殻動物の生産の大部分は、甲殻類動物、例えば、プローン用の飼料として使用される。不幸にして、世界的なアルテミア属の甲殻動物の生産は極めて制限されており、そしてこの生産は、天然源がアメリカ合衆国に大部分位置されるごく少数の地域に地理的に制限されているために大いに増加することが期待されない。
【０００９】
アルテミア属の甲殻動物は、栄養の面からみて、幼生の飼料としてはそれほど適していない。その栄養価値を向上させるために、アルテミア属の甲殻動物を栄養素で富化することが必要であり、これに対してかなりの供給源が用いられている。生産した稚魚の大部分がアルテミア属の甲殻動物からの不適切な栄養のために発育不良になるというのが水産養殖産業における共通した問題である。アルテミア属の甲殻動物を与えた海水稚魚では、悪い色素沈着及び他の奇形が一般的に共通している。
【００１０】
加えて、アルテミア属の甲殻動物は極めて高価である。供給不足のために、その価格は、過去２年にわたって著しく高騰している。世界的なアルテミア属の甲殻動物の生産は年単位で３０００トン未満であり、そして水産養殖産業は成長し続けている。この増加する需要は、アルテミア属の甲殻動物を餌として使用することによって満たすことができない。
【００１１】
３．動物性プランクトンは、たいていの魚種の天然餌である。しかしながら、動物性プランクトンの使用は、餌の入手において多くの不確実さを引き起こす。加えて、この飼料源は、貯蔵することができない。また、動物性プランクトンの品質に関してかなりの不確実さが存在する。というのは、所望の高品質餌と一緒に、望まれない危険な種も集められる可能性があるからである。また、病原菌性微生物は病気の発生を引き起こす可能性があることが周知である。このような不確実な源に対して工業的な生産を確立することは困難である。
【００１２】
生餌の代替物として配合又は“人工”飼料を開発するために多くの試みがなされている。いくつかの飼料製品は生餌を成功下に一部分代替しているが、しかし、幼生がある程度までそれ自身の酵素生産を展開しているときに、後の飼育段階に対して有効であるに過ぎない。
【００１３】
不幸にして、アミノ酸及びペプチドの形態にある所要の加水分解タンパク質の十分な量を含む乾燥飼料を製造することは技術的に困難である。生産した飼料粒子から栄養素が漏出し、そして水溶性の栄養素は幼生がその飼料を消費する前に水中に大いに希釈される。
【００１４】
乾燥飼料は、酵素を添加しないと、魚の幼生が消化することのできないタンパク質より主としてなる。飼料中の天然酵素は、生産プロセス中に加熱及び乾燥によって不活性化される。タンパク質を幼生に対して有効にするためには、タンパク質はアミノ酸及びペプチドに分解されなければならず、かくしてタンパク質は腸壁を効率的に通ることが可能になる。
【００１５】
配合飼料を開発する目的を持った多くの実験は乾燥粉末の形態にある栄養素に基づいているが、しかしこれはいくつかの不利益を有する。粉末を形成する小さい粒子は、より大きい粒度と比較して極めて高い表面積／容積比を有する。このことは、水中への水溶性栄養素の極めて急速な漏出（これは、幼生に対して汚染や不適当な水条件を引き起こす）をもたらす。それ故に、必須の水溶性栄養素が幼生に対して有効にならない。
【００１６】
栄養素の漏出の問題を解決するために多くの努力がなされている。この問題に対する一般的な解決策は、粒子の表面上で被覆を使用することであった。しかしながら、一般的に言って、これらの被覆は消化されず、それ故に、栄養素は幼生には有効でない。
【００１７】
幼生は水を必要とし（それらは“飲まねばならず”）、そして乾燥飼料を使用する他の不利益は、配合飼料中の水の欠如を補うために幼生が海水を摂取しなければならないことである。しかしながら、魚の幼生は塩を分離するための限定された能力しか有しない。この早期の段階では、幼生の浸透圧調整系は、まだ完全には発達されていない。幼生は、それらの体液中に約０．９％の塩分を有する。海水は、通常、２．５〜３．５％の塩よりなる。これは、浸透圧調整機構で大きな問題を引き起こし、そして死命的になりうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
必要とされるものは、幼生に対して要求時に与えることができ、容易に消化可能な栄養素を幼生に与えるのを可能にし、幼生が望まれない量の海水を摂取するのを必要とせず、所望の粒度で製造することができ、しかも病原菌性微生物が魚の幼生に移されるという危険性を減少するような人工飼料であることが理解されよう。このような人工飼料は、タンパク質のいくらかをアミノ酸及びペプチドの形態で有し（このことは、幼生が栄養素を消化してそれを代謝活性及び成長のために使用するのを可能にする）、浸透力を排除するのに適した量の水を含有し、そして栄養素を緩やかに放出するのを可能にする膜を有するであろう。水中に放出されたすべての栄養素は、幼生によって消費される前に、水中に溶解された状態になり、そして水の流れによって逸散され、このことは、最小限の汚染をもたらすに過ぎない。この問題はこのような飼料を製造することであり、そして本発明がカプセル化材料の新規な製造法を提案することによって取り組むのがこの問題である。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の１つの面に従えば、ある種の製品を保持するシェルであって、実質上全体的に単一重合体よりなる重合体材料より形成されるシェルからなるカプセルを製造するための製品の封入法において、
製品と単一プレポリマーとの液体混合物の液滴を形成し、そして
次いで、液滴をプレポリマー用の重合媒体に暴露して液滴の外面を重合させ、これによってシェルを形成し、かくして所望のカプセルを形成する、
ことを含む製品の封入法、
が提供される。
【００２０】
この態様で、ある種の製品の内部コアと該製品を保持する単一重合体より実質上全体的になる外部重合体シェルとを含有するカプセルの形態で球状粒子を作ることが可能になる。本発明の第二の面に従えば、それ自体で、即ち、単一重合体より実質上全体的になる重合体物質からなる外部シェルと、ある種の製品よりなる内部コアとを含むカプセルが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
ある種の製品（即ち、封入しようとする物質）は、液体の形態（これは、いくらかの小さい固体粒子を含むことができる）にあるのが好ましい。それは、飼料又は薬剤の如き所望の内容物を有することができる。飼料、例えば、水生幼生用の飼料の場合には、液体は、栄養素を水、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、脂肪、脂肪酸、ミネラル、ビタミン、そして場合によっては酵素及び微生物のうちの１種又はそれ以上の形態で含有することができる。加えて、液体製品は、カプセルの外部シェルを形成する好適なプレポリマーと混合される。次の説明は、その大部分において、魚の幼生用の飼料として有用な製品のカプセル化に関する。
【００２２】
製品の栄養素レベルは、広範囲の値内で変動させることができる。
【００２３】
含水量は、５％〜９９％の間で変動することができる。好ましくは、含水量は７０％〜８５％であり、これは、他の上記の栄養素の３０％〜１５％に相当する。この割合は、魚の幼生の自然餌である動物性プランクトンにおけると同じである。
【００２４】
タンパク質含量は１％〜９５％の間でかなり変動することができるが、しかし有益には１０％〜２０％である。これは、生餌におけると同じタンパク質含量である。
【００２５】
タンパク質は、アミノ酸及びペプチドに完全又は部分分解される。タンパク質の分解又は加水分解の程度はかなり変動することができる。好ましい分解又は加水分解度は、タンパク質の１０％〜７０％である。これは、幼生の消化タンパク質についての通常の分解又は加水分解レベルである。水生微生物用の加水分解タンパク質飼料を製造するための特に有益な方法（この方法は、それ自体新規で且つ特許性がある）について、以下でより詳細に説明をする。
【００２６】
幼生に対して栄養価値を最適にするために他の栄養素を添加することができる。例えば、１つの好ましい製品は、１００ＫＧの飼料当たり乾燥重量で、
ビタミンミックス：１６８．３ｇ
ミネラルミックス：１１９．５ｇ
アスタキサンチン：２０８．５ｇ
魚油：            １００００．０ｇ
レシチン：        ５０００．０ｇ
よりなる。
【００２７】
ビタミン及びミネラルは幼生の健康を維持するのに必須であり、それ故に、幼生がそれらの飼料中に適当な量を有するのを確実にするために飼料に添加される。アスタキサンチンは、幼生を飼料に引きつける際に有用な赤色着色剤であり、そして脂肪及び脂肪酸が腐った状態になるのを防止するための酸化防止剤でもある。加えて、アスタキサンチンは、幼生によってビタミンＡに変換されうる。魚油は重要なエネルギー源、並びに脂肪酸が細胞膜の構造成分を形成するＥＰＡ（エイコダペンタエン酸）及びＤＨＡ（ドコサヘキエン酸）のような重要なω３−脂肪酸である。レシチンは燐脂質であり、そして脂肪の消化に対する乳化剤として細胞膜のために極めて重要でもある。
【００２８】
カプセルの寸法は、生物の要求に対して適応させることができる。魚の幼生では、典型的な粒度は、直径が０．１〜５ｍｍである。軟体動物のような他の生物では、その粒度は有意により小さくてよい。
【００２９】
カプセル寸法の好ましい範囲は、
軟体動物種では直径が０．１０ｍｍ未満、
例えば、タラ、カレイ、シーバス、シーブリーム及びプローンの幼生に与えられるワムシの如き生餌の代替には直径が０．１０〜０．２５ｍｍ、
例えば、ハリバの幼生に与えられ、そしてワムシを飼料とする上記の幼生に対して後の生育段階においても与えられるアルテミア属の甲殻動物の如き生餌の代替には直径が０．２５〜１．００ｍｍ、
他の人工飼料の代替には直径が１．００〜５．００ｍｍ、
である。
【００３０】
カプセルを製造する方法は、液体栄養素に重合体シェル用の単量体又はオリゴマーの如き適当なプレポリマーを添加することを包含する。この液体栄養素は、いくつかの特性、例えば、適用したプレポリマーを溶解性にする適切なｐＨを有する。適切な量のプレポリマーの添加は、粘性栄養素液をもたらす。プレポリマーの添加は０．２〜１０重量％を変動することができるが、しかし０．５〜３．０重量％が好ましい。好ましいプレポリマーは、陰イオン性プレポリマー及び陽イオン性プレポリマーに分類することができる。カプセル形成に好適な陰イオン性プレポリマーとしては、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース、キサンチン、ヒアルウロン酸、ゲランガム、硫酸セルロース、カラゲナン及びポリアクリル酸のプレポリマーが挙げられる。好ましくは、このプレポリマーは、アルギン酸塩のものである。好ましい陽イオン性プレポリマーとしては、キトサン誘導体、ポリアリルアミン、四級化ポリアミン、塩化ポリジアリルジメチルアンモニウム、ポリトリメチルアンモエチルアクリレート−コ−アクリルアミド、ポリメチレン−コ−クアニジン及びポリビニルアミンのプレポリマーが挙げられる。最も好ましくは、プレポリマーはキトサンのプレポリマーである。
【００３１】
キトサンは、化学的処理によって多糖類キチンから誘導される天然製品である。キチンは昆虫の外部シェル及びいくらかの甲殻動物に見い出される。キトサン繊維は、それらが陽イオン電荷（これは、キトサンに対して負に帯電したイオンと化学的に結合する能力を与える）を有するという点で他の繊維とは異なる。
【００３２】
アルギン酸塩は褐色海藻及びケルプから抽出された天然ヒドロコロイド多糖類であり、そして様々な用途において増稠剤、安定剤及びゲル化剤として使用されつつある。
【００３３】
本発明の方法では、適切な寸法を有する製品／プレポリマー混合物液滴は、液体をピペットで滴下することによって、ノズルによって液体を圧送して噴霧を形成することによって、又は他の適切な技術によって生成することができる。噴霧時に、液滴の寸法は、ポンプの圧力を調整することによって、異なるノズルのタイプを使用することによって、又は液体の粘度を変えることによって変動させることができる。周波数変成器を使用することによって、圧力を変えることができる。
【００３４】
液滴は、液滴の外面を重合させるために重合媒体に暴露される。重合したシェルは、液滴を内部液体コアを持つカプセルに変える。適切な特性を有するカプセルを形成するために、製品／プレポリマー混合物中のプレポリマー及び反応条件と重合媒体との組み合わせを使用することができる。この重合媒体は、電磁線、酸、アルカリ、並びにカルシウム、バリウム及び鉄の如き金属のイオンのような任意尾適当な形態のものであってよい。
【００３５】
重合媒体として粘性液を低いｐＨで使用することによって、ある種のキトサン塩が重合体の形成に使用することができる。粘性液をより高いｐＨで使用することによって、ある種のアルギン酸塩が重合体の形成に使用することができる。異なる特性を有するプレポリマーは、溶解させるためには異なるｐＨを必要とする。キトサンを使用すると、６．５よりも低いｐＨが適当であり、そしてアルギン酸塩を使用すると、６．０よりも高いｐＨが適当である。
【００３６】
液体の形態にある重合媒体をアルカリ性ｐＨで使用することによって、キトサンが重合される。これとは逆に、酸性ｐＨにありそして金属イオンそして所望ならばキトサンのような他の重合体を含有する液体重合媒体を使用すると、アルギン酸塩が重合される。
【００３７】
有益には、カプセルは、製品混合物の液滴を重合媒体中に導入することによって製造される。例えば、もしも製品混合物が栄養素とキトサン塩との粘性液体混合物であるならば、その液滴はアルカリ性溶液中に導入される。製品混合物の粘度はカプセルの寸法を決定するので、後者は、前者を適当に選択することによってある程度まで定めることができる。特定の海水種が小さいカプセル寸法を必要とするならば、そのカプセルは大気中において“化学的フォッグ”（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｆｏｇ）で形成される。栄養素含有溶液の微細液滴を大気中に噴霧してそれらがその大気中で浮遊したままになるようにすることが可能である。重合媒体は、一方においては、フォッグ又はミストであってよい。それは、圧縮空気又は他の適当な推進剤によって、大気中に噴霧することができ、ここでカプセルが大気中で形成される。他方、重合媒体は大気の下にある浴であってもよい。液滴が大気中でそれらが浴中に沈殿するような寸法まで凝縮すると、このとき、カプセルは実際には浴中で形成される。
【００３８】
製品混合物（都合よくは、粘性栄養素溶液として）は、それを直接にアルカリ性重合溶液中に滴下又は噴霧することによってカプセルを形成するのに使用されることができる。他のプレポリマーを使用する場合には、粘性溶液は、重合が起こるようにｐＨ調整されなければならない。
【００３９】
先に記載したように、栄養素製品混合物は、加水分解タンパク質、即ち、その成分であるペプチド及びアミノ酸に少なくとも部分的に分解されたタンパク質を含有することができる。第三の面では、本発明は、かかる加水分解タンパク質の製造法を提供する。より具体的に言えば、本発明のこの第三の面に従えば、タンパク質原料を加水分解して栄養素液体を含む物質を生成し、そしてその物質を処理してすべての望まれない固体粒子から栄養素液体を分離することを含む水生生物用液体飼料の製造法が提供される。
【００４０】
タンパク質原料は、任意の魚種、例えば、ニシン、サバ、イワシ、タラ又はセイス（ｓｅｉｔｈ）から得られるタンパク質であるのが好ましい。しかしながら、他の高品質タンパク質、例えば、ミルクからのカゼインも、合成タンパク質及びアミノ酸、並びに微生物によって生成されるタンパク質と同様に使用することができる。
【００４１】
原料は、天然産酵素及び／又は添加した酵素の使用によって加水分解される。このプロセスは、酸性又はアルカリ性条件下にあってよい。また、酸又はアルカリの単独使用は、タンパク質の加水分解を引き起こすことができるが、しかし酵素と組み合わせて行われるのが好ましい。加水分解は、タンパク質をその構成成分であるアミノ酸及びペプチドに分解する。このとき、消化系統が完全には発達していない水生幼生はその栄養素を利用することができる。
【００４２】
ニシン及びニシン副産物を原料として使用する場合には、それは、酸の添加前に粉砕されるのが好ましい。魚中の天然産酵素は、アミノ酸及びペプチドへのタンパク質の分解を助ける。
【００４３】
ある期間後、液体栄養素含部分と固体部分とを含む濁った粘性物質が生成される。この物質は、好ましくは遠心分離器を使用することによって２つの部分を分離するために処理される。所望ならば、液体を更に精製するセラミックフィルターを使用して追加的な処理を行うことができる。この方法を使用して、いかなる目に見える固体粒子も含まない透明な栄養素溶液が生成される。この栄養素溶液は、タンパク質、アミノ酸、ペプチド、脂肪、脂肪酸、ミネラル、ビタミン、水及び酸を含有する。
【００４４】
先に記載したように、栄養要件を満たすために他の栄養素を添加することができる。
【００４５】
この態様で、水生生物用の栄養素に富む液体飼料を生成しそして原料からの望まれない固体粒子を分離することが可能である。液体飼料は、コアにおいて液体飼料を有するカプセルの形成に特に適している。
【００４６】
記載したように、本発明の方法は、ある種の製品と単一プレポリマーとの液体混合物の液滴を形成し、次いでその液滴をプレポリマーに対する重合媒体に暴露して液滴の外面を重合させ、これによってその周囲にシェルを形成し、かくして製品の各液滴を被包することを含む。この方法によって、製品を保持するシェルであって、実質上全体的に単一重合体よりなる重合体物質より構成されるシェルからなるカプセルが製造される。しかしながら、本発明は別法も提案し、この方法では先ず、所望の製品を含有しないカプセルが形成され、次いでこれらのカプセルは、製品が各カプセルの壁を通ってカプセル中に拡散するように製品に富む環境中に置かれ、そこで所望の被包製品が提供される。
【００４７】
かくして、本発明の第四の面に従えば、ある種の製品を保持する重合体シェルよりなるカプセルを製造するために製品を被包する別法であって、
プレポリマーの液滴をそのプレポリマーに対する重合媒体に暴露して液滴の外面を重合させ、かくしてシェルを形成することによって製品を含有しないシェルを形成し、そして
これらのシェルを製品を含有する環境に暴露し、そして製品をシェルを通してその中に拡散させ、かくして所望のカプセルを形成する、
ことを含む別法が提供される。
【００４８】
この態様で、製品の内部コアとその製品を保持する外部重合体シェルとを含むカプセルを製造することが可能である。
【００４９】
プレポリマーの液滴を形成しそしてこの液滴を重合媒体に暴露することによりカプセルを生成することによって、製品を含有しないカプセルを形成することができる。もしも生成物不含カプセルを製品に暴露すると、その製品は、カプセル中に拡散させられる。この方法は、製品と生成物不含カプセルのコアとの間の拡散勾配によるものである。この製品は、例えば、魚の幼生用の液体飼料又は薬剤であってよい。
【００５０】
この場合には、重合媒体としては、先に記載したように、電磁線、酸、アルカリ、並びにカルシウム、バリウム及び鉄の如き金属のイオンのみならず、反対に帯電したプレポリマーも挙げることができる。
【００５１】
アルギン酸塩の前駆物質の形態にある重合媒体を使用することによって、キトサンの前駆物質が重合される。これとは逆に、キトサンの前駆物質の形態にある重合媒体を使用して、アルギン酸塩の前駆物質が重合される。
【００５２】
有益には、カプセルは、先に記載したと同様の態様で浴中で又は大気中で形成される。
【００５３】
一旦形成されると、本発明のカプセルは乾燥されるのが最も有益である。これはそれ自体で新規で且つ発明的な概念であり、かくして、本発明の第四の面に従えば、液体コアと重合体シェルとよりなるカプセルを乾燥させ、これによってカプセルのシェルの密度を増大させることを含むカプセルの処理法が提供される。増大されるのは、カプセルのシェルの密度である。
【００５４】
この態様で、液体コアが重合体シェルから漏出する率を減少させることが可能である。それ故に、この方法は、例えば、海水幼生用の飼料カプセル又は薬剤カプセルを製造する際に多くの利益を有する。
【００５５】
液体コアは典型的には７５％〜９０％の水を含有するが、これに対してシェルの含水量を測定することは技術的に困難である。例えば、真空蒸発器を使用してカプセルを乾燥させると、シェルの含水量を減少させることができ、且つシェルの密度、かくしてカプセルの密度を増大させることができる。
【００５６】
本発明の第六の面に従えば、透過性重合体シェルと乾燥分を有する水生生物用の液体飼料コアとを有するカプセルを準備し、そのカプセルを水中環境中に入れ、ここで液体飼料がシェルを経て環境中に漏出し、その漏出が一旦実質上止むとコア材料の乾燥分の少なくとも４０％がカプセル中に残留し、そしてカプセルが水生生物によって消費されることからなる方法が提供される。
【００５７】
本発明のこの面によって、水生生物にカプセル形態にある液体飼料を給餌することができ、そしてこのカプセルは、液体飼料の漏出が実質上止んだ後でさえも、十分な栄養価値を有する。
【００５８】
カプセルは、それらを入れようとする海水の関連する塩分度に適応した密度を有する。これは、海水中で極めて低い沈降速度を持つために、また水生生物に対してある期間の間有効になるために重要である。
【００５９】
海水の塩分度は２．０％〜３．５％であり、これは、海水魚種の養殖に対する通常の塩分度である。他の水生生物は、異なる要求を有する場合がある。カプセルの密度は、乾燥すること、又は栄養素、ミネラル及び塩の濃度を変動させることによって調整することができる。
【００６０】
栄養素の除放をもたらす外部シェルは、水生生物がカプセルを食べるために液体飼料を利用可能にするのを可能にする。全栄養素を放出するのに必要とされる時間は、カプセルの寸法及びシェルの特性に応じて変動する。例えば、０．２２ｍｍのカプセル直径では、タンパク質の乾燥分を５０％に減少させるのに丁度５〜１０分を要する。もしもカプセル直径が１．７ｍｍであるならば、タンパク質の乾燥分の同様の減少は多くの時間を要する。
【００６１】
カプセルは、飼料のｐＨを４．０未満に下げること、凍結又は乾燥を含めて様々な方法で貯蔵のために保存することができる。飼料中の脂肪が腐敗するのを防止するために、真空包装又は不活性雰囲気包装を使用することができる。加えて、飼料に酸化防止剤を添加することもできる。
【００６２】
カプセルを魚の幼生のような生物に給餌すると、栄養素は、エネルギー及び成長のために有効になりそして利用される。
【００６３】
本発明を明確に且つ完全に理解するために、一例として以下の実施例及び添付図面を参照されたい。
【実施例】
【００６４】
例１．キトサン−加水分解生成物溶液をアルカリ性溶液中に滴下することによって製造されるカプセル
予備段階
新鮮なニシンの副産物を原料として使用した。これらを粉砕し、そして２．０％の塩酸及び０．５％の酢酸を添加した。得られた物質は、３．７のｐＨを有していた。
【００６５】
この物質を撹拌し、そして４０℃の温度に加熱して加水分解を最適化した。ニシン中の天然酵素は添加された酸と一緒になって、タンパク質をアミノ酸とペプチドとに分解した。２時間〜５日間で完全加水分解を行うことができた。この物質を９０℃の温度に加熱した。トリキャンター遠心分離器によって、固体粒子から液体部分を分離した。この液体は、未溶解タンパク質及び骨の形態の小さな断片や添加された酸と一緒に、水、加水分解タンパク質、及び原料中に自然に含まれるミネラルを含有していた。
【００６６】
液体部分を横断流膜セラミックフィルターに圧送して液体を精製した。可視の粒子を含まない透明な淡褐色又は黄色液体生成物（“透過液”と称する）が生成された。この液体は、４．１２のｐＨにある酸性加水分解生成物であった。
【００６７】
最終段階Ａ
電磁撹拌機によって撹拌中の５０ｍｌの加水分解生成物液体に０．５ｇの１．０％キトサンプレポリマー溶液（プロノバ・バイオメデカルによって製造販売される「ｐｒｏｔａｓａｎ  Ｇ２１３」）を加えた。
【００６８】
この溶液をピペットによって０．２モルの水酸化ナトリウム溶液（ＮａＯＨ）の浴中に落下させて重合媒体に暴露した。
【００６９】
キトサン及び加水分解生成物を含有する液滴は溶解し、そしてカプセルは全く形成されなかった。このための理由は、液滴の粘度がカプセル形成プロセス中に液滴の形状を保つには低すぎることであった。１％キトサンプレポリマー溶液は低すぎてカプセルを形成することができなかった。
【００７０】
最終段階Ｂ
第二の実験では、図１を参照して、撹拌中の２０ｍｌの加水分解生成物に０．５ｇの２．５％キトサン塩（ｐｒｏｔａｓａｎ  Ｇ２１３）溶液を加えてキトサン−加水分解生成物溶液２を形成した。
【００７１】
ピペット６によって、溶液２の液滴４を０．２モル水酸化ナトリウム溶液の浴８中に滴下した。
【００７２】
直ちに、化学プロセスによって、液滴４の外面にシェル１０が形成された。液滴は、実質上全体的にキトサンよりなる固体シェルと液体栄養素のコアとを有するカプセル１２に変換された。
【００７３】
このカプセルは、０．０３３ｇの平均重量及び約１．７ｍｍの直径を有していた。
【００７４】
キトサン塩は、液滴溶液の酸性条件において溶解性であった。酸性液滴４とアルカリ性溶液８との間の界面において、キトサンは不溶性であり、そして液滴の周囲に安定な重合体シェル１０を形成した。
【００７５】
たいていの動物性プランクトンは、キチンを含有するシェルを有する。このプロセスは、それ自体で再現性（ｃｏｐｙｉｎｇ  ｎａｔｕｒｅ）であった。
【００７６】
例２．アルギン酸塩溶液をキトサン−加水分解生成物溶液中に滴下することによって製造されるカプセル
予備段階
図２を参照して、４％のキトサン塩（ｐｒｏｔａｓａｎ  Ｃｌ  ２１３）溶液を取り、そしてそれを５０ｍｌの加水分解液にｐＨ３．８２で添加することによってキトサン−加水分解生成物溶液２２を生成した。得られた溶液２２を加熱し撹拌した。
【００７７】
１ｇのアルギン酸塩（ｐｒｏｔａｎａｌ  ＲＦ  ６６５０）を１００ｍｌの水中に溶解させ、そして加熱下に撹拌した。ｐＨが６．７の粘性の透明な液体２４が形成された。
【００７８】
最終段階Ａ
第一の実験では、溶液２４の液滴２６を溶液２２中に滴下すると、溶液２４のｐＨが低すぎるために弱く不安定なカプセルが形成された。
【００７９】
最終段階Ｂ
第二の実験では、溶液２４のｐＨを１２．５に調整した。
【００８０】
ピペット２８の使用によって液滴２６を溶液２２中に滴下することによって、溶液２４を重合媒体に暴露した。
【００８１】
製品を全く含有しない安定で強力なシェル３０が直ちに形成された。
【００８２】
溶液２２へのシェル３０の暴露を維持することによって、溶液２２のいくらかは、シェルを通ってカプセルのコア３２中に拡散した。これは、シェル３０のコアを形成した溶液２４よりも溶液２２のより高い浸透圧によって引き起こされた。溶液２２での暴露期間後に、溶液２２中に存在したアミノ酸、ペプチド及び他の望ましい水溶性栄養素を含有する栄養素に富むカプセル３４が形成された。
【００８３】
正に帯電したキトサン塩溶液２２及び負に帯電したアルギン酸塩溶液２４からの溶液を使用することによってカプセル３４を形成すると、安定で良好な重合体複合シェルが形成された。
【００８４】
製品を全く含有しないシェルを乾燥状態で７．４１％の栄養素を含有する加水分解生成物中に入れそして異なる時間間隔で乾燥分について分析すると、カプセルは、以下の表１に示されるように２〜３時間の暴露後に加水分解生成物で飽和に近かった。
【００８５】
【表１】
0004579535.tif 000002
【００８６】
製品を全く含有しないシェルを乾燥状態で１８％の栄養素を含有する加水分解生成物中に入れそして異なる時間間隔で乾燥分について分析すると、カプセルは、以下の表２に示されるように４〜５時間の暴露後に飽和に近かった。
【００８７】
【表２】
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【００８８】
例３．アルギン酸塩溶液を加水分解生成物溶液中に滴下することによって製造されるカプセル
図３を参照するに、上記の例２と同様の方法で栄養素に富むカプセルを形成したが、但し、加水分解生成物溶液４２にキトサン塩を全く混合しなかった。その加水分解生成物は酸性であり、そして重合媒体を形成した魚骨からのカルシウムの如き金属イオンを少量含有していた。溶液２４の液滴２６を溶液４２に暴露すると、液滴２６の外面に重合体の合成物が形成され、かくして加水分解生成物溶液４２を全く含有しないシェル４４が形成された。
【００８９】
例２を参照して記載した拡散法によって、栄養素に富むカプセル４６を形成した。
【００９０】
例４．化学的フォグの使用によるカプセルの製造
ある種の海水幼生によって要求される極めて小さいカプセルを製造するためには、比較的低い粘度を有するコア液体でカプセルを製造することが必要である。例１における最終段階Ａでは、コア液体を浴中に滴下することによって方法を実施しようとする場合に低すぎる粘度を使用する際の問題について記載した。図４を説明すると、浴５０は、０．５％アルギン酸塩溶液５１を含有していた。浴５０は、大気圧にある５０Ｌの容器であった。溶液５１は、管路５２及びノズル５４を経てタンク５６に加圧下に圧送された。加えて、浴５８は、水溶液６０中に１％の塩化カルシウム及び０．６％の酢酸を含有していた。浴５８は６バールの空気圧にある６０Ｌの容器であり、そして同様に管路６２及びノズル６４を介してタンク５６に連結されていた。溶液５１及び６０は、極めて小さいフォグ様の液滴として、管路５２及び６２並びにノズル５４及び６４を経てタンク５６に強制送りされた。このタンク５６は大気圧にある５０００Ｌの容器であり、ここで溶液６０の液滴がアルギン酸塩溶液５１からの比較的より大きい液滴に出会い、そしてタンク５６において重合反応が雰囲気６６中で行われた。かくして、溶液５１のコアを含むシェルが形成され、そして加水分解生成物溶液の浴６８中に落下した。上記の例２を参照して記載した拡散法によって、直径が１００ミクロン又はそれ以下の極めて小さい栄養素に富むカプセルが形成された。更に、粘性コア材料の必要性を減少又は排除することによって、プレポリマーの濃度を低下させることができ、そしてより広範囲のプレポリマーを使用することができる。何故ならば、粘性液体を形成することが必須ではないからである。その上、高い粘度では、カプセル形成のための反応時間は遅い。というのは、物質移動速度が低下されるからである。“フォグ（ｆｏｇ）”を使用する方法は、物質移動速度を向上させ、これによってより緻密なシェルを製造するための可能性を向上させる。これは、いくつかの用途に対して飼料として（小さい粒子状の幼生人工飼料を製造する業界では栄養素の漏れが大きな問題であるために）、またいくつかの医療用途に対して最も重要になりうる。加えて、この製造法を使用してカプセルの高収率が得られる。
【００９１】
また、図１、２及び３に示されるカプセル製造法は、かかる“フォグ”雰囲気中で実施することもできる。
【００９２】
試験結果
栄養素の浸出
図５を説明すると、海洋種用の飼料としてのカプセルの重要な特性は、それらが一旦水中に入れられると海水中への栄養素の浸出速度である。誘引剤として限定された浸出速度がなければならない。しかしながら、もしも浸出速度が高いと、カプセル中に残る水溶性栄養素の量は幼生の要求には低すぎるであろう。これは、乾燥飼料を使用する際の重要な問題である。カプセルシェルの密度は、カプセルを真空乾燥することによって増大させることができ、そしてこれは漏出速度を有意に低下させる。
【００９３】
線７０は、真空乾燥されていないシェルを有するカプセルから３分にわたるタンパク質の浸出率％を表わす。海水中に時間０で一旦入れると、タンパク質が１分で１００％から約２０〜３０％に極めて急速に漏出され、その後には３分まで有意の変化が全くない。シェルの特性を変えるために真空乾燥する代わりに、１０％の特定の脂肪酸ＤＦ２０−２２（オレオン・スカンジナビアＡＳによって製造される）を含む被覆が適用されたカプセルを表わす線７２でも同様の急速な漏出が生じる。線７４は、１０％のステアロール（ＷＷＲインターナショナルによって製造される）脂肪酸よりなる被覆を有しそして真空乾燥されたカプセルを表わす。図５は、線７０及び７２と比較してタンパク質の漏出が有意に減少され、時間０における１００％は３分で約７０％が残留することを明確に示す。線７６は、真空乾燥だけされたカプセルからのタンパク質の漏出を表わす。漏出率は有意に低下され、そして線７４の漏出率に接近して追跡して０時間で１００％、３分で約６０％を有する。これは、線７４によって表わされるカプセル上のステアロル被覆によってなされる小さい追加的な寄与を示す。かくして、真空乾燥は、カプセルからの栄養素の漏出率に有意の影響を及ぼす。
【００９４】
より長い時間にわたる漏出に関して、表３は、例２に従って製造されたカプセルを海水中に３．５％の塩濃度でそして異なる時間間隔で入れた場合の漏出を示す。これは、海水から１１個のカプセルを集め、それらを吸取紙で乾燥して表面水を除去し、そしてそれらをＨＲ７３ハロゲン水分分析器で分析することからなる。
【００９５】
【表３】
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【００９６】
表３は、海水中に入れてから７５分後、カプセルがなお元の栄養素含量の約５０％を含有したことを示す。浸出は、カプセルの表面積対容積比に左右され、かくして、小さい寸法のカプセルほど、より大きいカプセルよりも比較的高い浸出を有していた。
【００９７】
カプセルの沈降速度
カプセルは、幼生が長い時間の間食べることができるようにするためにあまりにも速く沈降しないことも重要である。乾燥飼料では沈降速度が速すぎることが共通の問題であり、そしてその飼料は漂泳性の幼生が極めて限られた時間の間食べることができるだけである。
【００９８】
１２０ミクロンのメッシュ寸法を有するナイロンシートで格付けしたカプセルを試験して異なる海水塩分における沈降速度を見い出した。既知密度を有するガラス球体を使用して海水の塩分レベルを制御した。海水及び淡水を異なる量で混合することによってある範囲の塩分濃度を作る。沈降速度を測定するためにカプセルを水柱に入れる。表４は、直径１３７ミクロンの平均粒度を有するカプセルの沈降速度を示す。
【００９９】
【表４】
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【０１００】
この結果は、飼料を十分な時間の間食べることができるようにするのに適切な沈降速度を示す。３．６６％の塩分では、カプセルは、塩水と実質上同じ密度を有し、そして水柱全体に長時間の間広がった。
【０１０１】
飼育発生率
表５は、５０Ｌの水容量を有する２つの容器の各々に入れた５０００匹の生後３日目のタラの幼生に対して０９：００−２２：００時間で１０分毎に自動給餌した場合の飼育発生率の値を示す。各給餌では、各容器に０．３３ｍｌの同一の飼料を送出した。１ｍｌの飼料は、２３，０００個のカプセルを含有していた。１時間の給餌後に容器のうちの１つから１２匹の幼生を取り出すことによって、食べられたカプセルの数を顕微鏡下に調べることができた。２時間後、取り出した１３匹の幼生を同じ方法で調べることができた。
【０１０２】
【表５】
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【０１０３】
１〜２時間の給餌後、調べた幼生のすべてはそれぞれ１〜１８個の粒子を食べていた。これは、カプセルの受け入れできる美味しさ及び沈降速度を示す。
【０１０４】
幼生の成長
表６は、５１日の期間にわたるタラの幼生（Ｇａｄｈｕｓ  ｍｏｒｈｕａ）の成長速度を示す。１５００匹の幼生の３つの群をそれぞれ、ふ化から４日後に５０Ｌの循環タンク４に入れた。この群のうちの２つは、ふ化後４日目から初期に「Ｒｏｔｉｆｅｒ」を与え、その後にふ化後７日又は１４日のどちらかでカプセルを与えた幼生よりなり、そして第三の群はふ化後４日〜２１日まで「Ｒｏｔｉｆｅｒ」を与え、その後アルテミア属の甲殻動物（Ａｒｔｅｍｉａ）を与えた対照群であった。ふ化から２６日、４３日及び５１日後に幼生の試料を取った。この幼生を真空／凍結乾燥機で乾燥し、そして幼生の乾燥重量を量った。
【０１０５】
【表６】
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【０１０６】
この結果は、幼生の成長がカプセルを与えた幼生では生餌だけを与えた対照群とほぼ同じであることを示す。
【０１０７】
カプセルの大量生産
カプセルを広範囲の水生幼生用の飼料として使用するために、様々な寸法のカプセルを製造することが可能である。適切なカプセル寸法は、カプセルを与えようとする生物及び種の年齢に左右される。
【０１０８】
図６を説明すると、様々な寸法のカプセルの大量製造に好適なパイロットプラント８０は、管路８４を介して高圧ポンプ８６の入口に連結されたタンク８２を含む。ポンプ８６のポンプ圧は、周波数変圧器８８で調整することができる。ポンプ８６の出口には、ノズル９２で止まる管路９０が配置される。ノズル９２の下側には第二タンク９４が配置され、そしてこれは、出口管９６及び弁９８を介してフィルター１０２を収容する第三タンク１００の上部端に連結されている。タンク９４は、撹拌機１１２を収容している。タンク１００の下方端から第二ポンプ１０６の入口まで出口管１０４が通じている。ポンプ１０６に連結された第二周波数変圧器１０８は、ポンプ１０６のポンプ容量を調節するように調整されることができる。ポンプ１０６の出口は、管路１１０を介してタンク９４の上方端に連結される。
【０１０９】
例２に記載のごとくしてカプセルを製造するためにパイロットプラント８０を使用する際には、ポンプ８６のポンプ圧は、周波数変圧器８８を調整することによって製造しようとする所望のカプセル寸法の適切なレベルに調整される。タンク８２に収容されるアルギン酸塩が管路８４、ポンプ８６及び管路９０を介してノズル９２に圧送され、そしてノズル９２は適切な寸法の液滴を形成する。形成された液滴は、撹拌機１１２によって撹拌されるキトサン−加水分解生成物溶液１１６を収容するタンク９４中に落下する。溶液１１６中において、溶液１１６を全く含有しないシェルが形成される。溶液１１６を全く含有しないシェルはタンク９４の溶液１１６中に残され、その結果、溶液１１６はシェル中に拡散することができ、かくしてカプセルが形成され、そしてこれはタンク９４の底部に集まる。弁９８を開くと、カプセルと溶液１１６との混合物が管路９６に沿って流れてタンク１００の上部端に入る。フィルター１０２によって、カプセルが溶液１１６から分離される。溶液１１６は、ポンプ１０６を使用することによってタンク９４に圧送して戻される。
【０１１０】
プラント８０は、異なる寸法のカプセルの効率的な製造を可能にする。
【０１１１】
パイロットプラント８０によって製造されるカプセルの寸法は、次の３つの異なる方法で又はそれらの組み合わせで調整することができる。
１．周波数変圧器８８を使用してポンプ８６のポンプ圧を調整すること。
２．ノズル９２のタイプを変更すること。
３．タンク８２においてアルギン酸塩溶液１１４の粘度を調整すること。
【０１１２】
顕微鏡下で調べたカプセルは、６．５ｈｚのポンプ８６のポンプ周波数で製造されたカプセルでは直径が０．１７ｍｍ〜０．５１ｍｍ、そして１０．１ｈｚのポンプ８６のポンプ周波数で製造したカプセルでは０．２２ｍｍ〜０．３７ｍｍの寸法変動を有していた。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】カプセルを製造する方法の第一具体例の流れ図である。
【図２】カプセルを製造する方法の第二具体例の流れ図である。
【図３】第三の具体例の流れ図であって、図２と同様の流れ図である。
【図４】カプセルを製造する方法の第四具体例の流れ図である。
【図５】海水中において経時と共に４種の異なるカプセルからのタンパク質の量出量を示すグラフである。
【図６】カプセルを製造するためのパイロットプラントの流れ図である。
【符号の説明】
【０１１４】
４、２６  液滴
８、２２、４２  重合媒体
１０、３０、４４  シェル
１２、３４、４６  カプセル
３２  コア
【図１】
0004579535.tif 000008
【図２】
0004579535.tif 000009
【図３】
0004579535.tif 000010
【図４】
0004579535.tif 000011
【図５】
0004579535.tif 000012
【図６】
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