アメリカ穀物協会ニュースレター

2021年12月

169№

DDGSの利用：総説（Utilization of Distiller’s dried grains
with solubles: A review）
訳：米持千里D D G S の 利用 に つ いての 、 総説 が 出版されました（Utilization of Distiller’s dried grains with solubles: Areview, Ra ñia Marie, E. Buenavista, Kaliramesh Siliveru
and Yi Zheng, Journal of Agriculture and Food Research,
5, 100195（2021））。ここに仮訳を作りましたので、紹介いたします。詳細な内容、参考文献などについては、原著の総説（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/
S2666154321000971）をご参照ください。
（167号より続く）
4.3.輸送成長を続けているエタノール産業のもう1つの懸念は輸送の布と表面特性、化学的性質、外部要因（圧縮や振動）、流動挙問題である。DDGSの輸送に関しては、輸送用タンクローリーと動および保管時間の組合せに起因する可能性がある〔58〕。輸ホッパーにおける積み残しの問題が明らかになっている。
これは送および保管中のDDGSの固結を減らすためのいくつかの方法

DDGSとエタノール業界に課題となっているが比較的短期間にが提案されている。その中には、DDGSの水分分布を均一に保解決することができる。米国の地方都市では、DDGS等の需要をつこと、乾燥後より速やかに冷却すること、乾燥方法の改善等が満たすために、より大きな輸送機材、車両およびインフラ整備がある〔59〕。

必要となっている。鉄道は、特に新しく設立されたエタノール工場近郊地域における車両通行量の増加を抑制できるため考慮さ4.4.栄養素の変動性れていない。年間1億ガロンのエタノールを生産するために、
トウ

エタノールの生産効率はDDGSの品質に大きく影響する。具モロコシを満載したトラックが1日あたり100台使用されていると言体的には、エタノール生産のためのドライミリングでは、最初のスわれている。その結果、トラック70台分の出荷物（その半分はエテップで穀粒を粉砕し、水と酵素を加えるため、穀物の粒度分布タノールで、残りの半分はDDGS）を積込むことになる。
これらのはデンプンの加水分解と発酵に直接影響する。粉砕粒度は、粉地域での車両交通量の増加は、地方都市の高速道路の維持

砕機の種類、粉砕機の刃の鋭さ、ロット内の異物、スクリーン/メッ管理にも影響を与える可能性がある〔56〕。
これらの問題は、エタ

シュ・サイズ、粉砕メカニズム、水分含量など、いくつかの要因にノールとDDGSの需要が急速に増加しているために継続して発依存している〔60〕。
このため、物理的特性に適した適切な粉砕生している。建設が難しいまたは古い鉄道、橋、その他の経路で方法を選択することにより最適化することができる。

も問題が発生する可能性がある。
したがって、エタノール業界の原料の成分組成もDDGSの成分組成に影響する。
トウモロコ

ニーズを補うためのインフラ整備や輸送機材に追加な予算を割

シ中の炭水化物はエタノール発酵に使用されるため、DDGSのり当てる必要がある。

炭水化物以外の成分含量は約2〜3倍になり、原料が持つ変動

DDGSの流動性も輸送と保管の際に問題を引き起こしていが増幅される〔61〕。反芻動物では、イオウはたん白質の微生物る。DDGSの輸送中に発生するこのような問題には、鉄道車両、合成を最大化するために機能している。
エタノール製造におけるトラック、コンテナおよびホッパー内でのケーキングおよびブリッジ

pHレベルの調整にはイオウの添加が必要であるため、DDGSにングの発生が含まれている。
これらの流動性の問題から、コンテは高濃度のイオウが含まれている。乳牛における飼料中のイオウナからのDDGSの荷降ろしが困難となり、DDGSの損失が避けらの最大許容レベルは最大0.4％である。DDGSを約60％配合したれなくなっている。大型のハンマーを用いてブリッジを崩すために飼料を給与した牛では異常な行動パターンと抑うつ兆候が観察

は、より多くの作業員が必要となり、機器の損傷や、車両の修理・されており、これは飼料中のイオウ含量が最大許容レベルを超え交換のために追加の費用も発生する〔57〕。
ケーキングやブリッジたことに起因している可能性がある〔62〕。
したがって、DDGSをングは、主に環境条件（相対湿度や温度など）、粒子サイズの分配合した牛用飼料においてDDGS中のイオウ含量を低減するた1

NEと可消化栄養成分含量の情報を用いた精密な飼料設計

めに、生産時のpH調整工程を改善する手法を検討する必要がを行ってDDGSを飼料原料として最大限に活用することで環境ある。
固形画分に添加されるシンティレージの割合は、DDGSの成的に持続可能となり、窒素とリンの排泄量を減少できる。豚、家禽

分組成に影響を与える。固形画分には、特定の比率（プラント間および養殖水産動物用飼料ではリジン要求量が高いが、入手で大きく異なる）でシンティレージが添加される。AAFCO（米国が簡単で費用対効果も高い合成アミノ酸により補うことが出来飼料検査官協会）の定義では、DDGSは、エチルアルコールを蒸る。
この解決法は、リジン以外のアミノ酸が低レベルである場合に留することによって抽出・分別された穀物の酵母発酵併産物とも応用できる。Almeida & Stein〔67〕は、DDGSが可消化リンされており、一連の濃縮と乾燥工程を経ている〔61〕。固形画分の優れた供給源であるとしている。
リンの消化率が低い他の飼には濃縮したシンティレージをすべて混合する場合もあるが、混料原料とDDGSを置換することで、リンの排泄量を低減すること合量が少ない例も一部にある。Ganesanら〔58〕
は、DDGSのEEが出来る。Spiehsら〔68〕
は、育成～肥育期の豚用トウモロコシ・およびCP含量に対するシンティレージの混合割合の影響を調査

大豆粕主体飼料にDDGSを20％配合しても、堆肥の総還元イオし、シンティレージの混合割合の増加にともないEE含量が増加

ウおよびアンモニア濃度と臭気には統計学的な差はないとしていし、CP含量が減少するとしている。

る。

前述のように、DDGSからのDCO抽出も栄養価に影響を与飼料にDDGSを配合することで発生する別の環境問題は、える。DCO抽出の程度はプラントによって異なる可能性がある

糞尿が泡立つ可能性である。この現象は、米国の養豚産業にため、低脂肪DDGSの成分組成にはばらつきが生じる。従来のおける大きな問題であり、糞尿ピットの必要容量を増加させ、バイ

DDGSと低脂肪DDGSは成分組成が大きく異なり、後者ではDEオガスの発生量が増加する。糞尿の泡立ちは、粒子サイズが大およびMEが減少し、CPが増加している。一方、過度の乾燥は、きい飼料画分と食物繊維含量の多さに起因しており、事実上、異なるDDGS間でのアミノ酸の生物学的利用率にばらつきを発

乾物排泄量と栄養成分の消化率に悪影響を及ぼす〔47、69〕。

現させる可能性がある。乾燥方法が違えばDDGSの栄養組成

Jakobsonら〔70〕
は、DDGSの配合により豚の糞尿中の脂肪酸がも異なることになる。DDGSの品質に影響を与える乾燥工程の増加することで、糞尿ピットが泡立ち易くなった可能性があると推要因には、乾燥温度、乾燥機内の滞留時間、混合条件および察している。糞尿の泡立ちは、ガス、泡安定剤、界面活性などの乾燥機の種類がある〔63〕。DDGS中のリンの生物学的利用率3つの要因によるため、通常でも少なからず発生する。DDGS中は、124kPaおよび121℃で60〜80分間オートクレーブ処理するの食物繊維は泡の安定剤として機能し、脂肪酸は表面張力のか、121℃で60分間乾熱加熱すると高まることが観察されている低下に関与する界面活性剤として機能する。
糞尿の泡は溶存ガ〔64〕。
しかし、これらの加熱条件ではアミノ酸消化率の低下がス、特に畜舎面積の最大5〜15％を占める可能性があるメタンを観察されている。

発生する可能性がある。
メタンの爆発限界の最低値と最高値はそれぞれ5％と15％であり（空気中のv/v）、糞尿の攪拌により爆4.5.環境の持続可能性発などを引き起こす可能性がある。糞尿ピットの発泡の短期的な対処方法として、糞尿10万ガロンあたり5ポンドのモネンシンを糞飼料にDDGSを配合することは、栄養的および経済的な利点とは別に、環境の持続可能性を達成するための有益な手段でも尿ピットに添加することが提案されているが、この問題の長期的ある〔65〕。近年、農業を含むほとんどの分野では、環境に悪影響な解決策の開発には、さらに研究が必要である。

を及ぼさないシステムでの生産工程を採ることを目指している。
その 1つの手法として、製造前および製造後の各段階における5.潜在的な用途と今後の方向性

無駄を減らすことがあげられ、したがって、多くの企業は、高い栄

5.1. 発酵原料
DDGSは炭素、窒素、その他の栄養成分含量が高く、需要が養価を提供するだけでなく、畜水産業界全般でのCO2排出量の急激に高まるため、バイオエタノールより価値が高い製品を生産低減につながる飼料原料を求めつつある。
インドネシアでは、水産養殖で用いられる一般的な飼料原料するための有望な発酵原料と見られてきた〔2、71〕。
トウモロコシについて、酸性化、土地占有、地球温暖化および富栄養化等と前処理を施したDDGSの混合物（混合比1：1）の利用により、の環境影響に関する調査が行われており、DDGS利用によるエタノール生産時の原料コストの削減が可能である。
トウモロコ

環境影響は中間レベルにあるとされている。ただし、DDGSは温シのみを原料とした場合の負荷速度（30％）と比較して、希酸処室効果ガスの排出量を増加させる〔66〕。Masséら〔26〕
は、乳理したトウモロコシとDDGSの混合物では、エタノール生産量が牛にDDGSを30%配合した飼料を給与すると、揮発性固形物、12.6％増加し、セルロース生産量が86.5％増加した。一方、液体

ADF、NDF、ヘミセルロースおよび糞尿の乾物量がそれぞれ熱水で処理したトウモロコシとDDGSの混合物は、エタノール生18％、15％、30％、53％および18%増加することを明らかにしてい産を12.6％、セルロース生産量を69.3％増加させた〔72〕。DDGSる。DDGSを給与された家畜の糞尿は、適切に取扱わない場合主体の付加価値製品の製造では、前処理工程によるDDGS中には環境問題となり得るが、堆肥は貴重な肥料として利用できの繊維の発酵性糖への変換が必要となる。
これにより、グルコーる。

ス、
キシロース、マンノース、アラビノース、その他の炭水化物モノ

2マーが抽出され、微生物発酵のエネルギー源として使用される。

くなることを明らかにしている。 DDGSを食品用途に利用する際

この工程により、微生物培養時にDDGSを用いてメタン、水素、アに直面する課題の1つは、食品の官能的品質がDDGSの配合セトンおよび有機酸を生成する〔2〕。
この前処理工程の課題は、量とともに大幅に変化することである。
DDGSは、置換した原材料エネルギーコストが高く、不要な成分が放出されることである。
しと機能が異なることが多い。
そのため、焼き菓子の生産量と膨張たがって、特定の微生物発酵に適した固有の様々な前処理工性、テクスチャーおよび吸湿性に変化が生じる。
また、元の製品程の検討が必要となる。技術的な不確実性は別として、経済的の香りが変化し、嗜好性面での市場受容性が低下する。DDGSな懸念もこの潜在的な用途に関連している。真菌汚染を回避し、を配合した食品の香りを改善するために、オフフレーバーとオフカ

輸送コストを削減するために、ウエットDGSを乾燥させる必要がラーに寄与する脂肪酸と色素を用いた配合前の漂白や脱臭なあるためにより多くの費用が必要となるが、DDGSを生産現場でどの方法が研究されている〔77〕。小麦粉を配合した平らなパンそのまま利用することが出来れば、乾燥コストを削減できる。例えや他の酵母発酵製品などの一部の生地にはFDDGを配合するば、DDGSの製造プラント内で、加水分解酵素やバイオ燃料などことが出来る。FDDGは、蒸しパンの食感や味に大きな影響を及の付加価値製品の生産が可能となる。
ただし、この解決策は、
プぼすことなく、生地に最大15％配合することが出来る。配合量がラント内に利用可能なスペースがあり、環境規制をクリアできるこ

15％以上となると、グルテンレベルを低下させ、グルテンネットワーとが条件となる。発酵原料としてのDDGSは実験室レベルでのクの形成に大きな影響を与え、吸水率の上昇、伸展性の低下、実現は可能であるが、これをスケールアップした大規模生産時の空気細胞の減少および発酵時間の短縮がみられた〔78〕。蒸し不確実性（技術的成熟度、コスト、市場など）を克服するには、さパンの配合時に砂糖と生地の改良剤を添加すると、DDGSを配らなる研究が必要となる。

合した場合の食感、風味および口当たりがより改善されることが示唆されている。

5.2.食品としての用途

食べやすくて美味しく、しかも、ヘルシーなおやつの需要が食品グレードのDDGS（FDDG）はまだ上市されていないが、高まっている。より健康的なスナック代替品を検討 するため様々な調査研究により、FDDGは様々な食品において有望なこに、Singhaら〔79〕
は、ヒヨコマメ粉、コーングリッツおよびDDGSとが示されている。食品としての潜在的な用途は、栄養的および（FDDGに処理済み）を様々な混合比で組合せて、高CP、高繊経済的利益につながる可能性がある。DDDGはCPと繊維含量維のエクストルード・スナックを製造した。FDDGを20%含む原料が高いことから、FDDGを配合した食品の摂取により、冠状動脈に水を19％加え、140℃、167rpmのスクリュー速度でエクストルー性心臓病、肥満、糖尿病および結腸癌の発症を予防出来る可ド加工することで、望ましいスナックの製造が可能であった。健康能性が示されている〔73〕。FDDGを食品に配合するとデンプン食品に対する食品業界の関心を基に、食物繊維、たん白質およ含量が低下するため、血糖コントロールが容易となり食後の血糖び繊維性物質の豊富さと、低脂肪含量を考えると、DDGSを機値が低くなるため、糖尿病患者用の代替食品としての選択肢と能性食品原料として利用できる可能性は大きい。
しかし、FDDGなり得る〔74〕。FDDGを食品業界に導入することが出来れば、を含む食品を商品化する際には、FDAの承認を取得する必要DDGSの価値自体が他の食品原料より高まる可能性がある。

がある。

Krishana〔75〕
は、DDGまたはDDGSを、色調および臭いが食5.3.ペットフードと糞尿処理剤としての用途品に適し、かつ、CPと繊維の含量が高いFDDGに変換する手法を開発した。
この方法には、食品グレードの溶剤による洗浄、粉ペットフード市場は、長期にわたり大きく拡大している。ペット

砕、滅菌および真空処理が含まれている。色調の改善には、エフードには、すぐに食べられる缶詰やエクストルード加工されたタノール洗浄または超臨界二酸化炭素（SCO 2）抽出が利用でスナックもあり、消費者は、ペットの様々なライフステージにおけるきる。SCO2抽出は処理時間がより短く、エタノール洗浄と比べてニーズを満たすために、費用対効果が高い方法を選択することFDDGの色調をより改善することが出来た。
この方法で、CP25％が出来る。ペットフードの研究は、品質を低下させることなく配合以上、EE15％未満、食物繊維 30％以上のFDDG製品を製造出コストを最小限に抑えるための代替成分の発見に注力されてき来る。

た。Risoliaら〔80〕の研究では、キシラナーゼとプロテアーゼを添食品用途、特にパン、パスタ、クッキーおよびエクストルード食品加したDDGSを含むドッグフードでは、短鎖脂肪酸の組成が変におけるDDGSの潜在的な用途について、いくつかの調査が行化し、糞便のpHが低下する等の潜在的なプレバイオティクス効われている。Pourafsharら〔76〕
は、イランの伝統的なパンである果が見込まれるとしており、腸内の有用微生物の増殖を促進す

バルバリパンの製造時にDDGSを配合すると、CPと繊維の含量るDDGSの作用についてさらなる研究が望まれている。
これらのが大幅に増加し、DDGSはシリアルを主体とした製品の栄養成分研究には、乾物、総エネルギー、有機物および酸加水分解粗脂を強化するための原料になる可能性があると報告している。
ただ

肪消化率の低下が見られてはいるが、全般的に許容範囲内のし、DDGSを加えると、パンがざらざらして固くなるため、ステアロ

消化率であって、DDGSを低コストのドッグフードに配合できる可イル乳酸ナトリウム（SSL）を使用してパンを柔らかくする必要が能性が示唆されている。キシラナーゼの添加は、栄養価の変動あった。
さらに、DDGSの配合量の増加とともに、パンの色調が暗を最小限に抑え、家畜用飼料、特に豚や家禽用飼料の消化率3

を改善する。Silvaら〔16〕は、最大18％のDDGSを配合したドッグ

り、靭性、メルトフロー挙動および柔軟性の観点からバイオコンポ

フードでは、栄養成分の消化率とエネルギー含量が減少するが、ジットの特性をさらに強化するためには、さらなる作業が必要となキシラナーゼの添加により、乾物、CPおよび有機物消化率が高る。一方、DDGSをポリヒドロキシアルカノエート（PHA）に添加すまった。嗜好性の面からも、同様の配合割合が適用できる。ペッると、持続可能なプラスチックの利用に適用できる生分解性と機トフードには、5〜40％の脂肪が含まれている〔81〕。
さらに、Huら械的特性を備えたバイオコンポジットが形成された。
このバイオコ〔82〕
は、DDGSに由来するたん白質加水分解物は、脂質の酸ンポジットは、最終的に土壌中の有機物として分解するように設化を阻害する可能性がある抗酸化特性を有していると結論して計されている。DDGSで複合材料を強化する利点としては、生分いる。

解速度の向上、PHAの機械的特性の向上および材料費の削

ペットフードの安全性は、消化器系や全体的な健康状態との減がある。
さらに、DDGSとPHAのバイオコンポジットは、土壌中で関係を考えると重要な懸念事項となる。マイコトキシンは、特定生分解後24週間まで接触しても植物に対して無毒であると宣言の種類の真菌によって生成される複雑な天然毒素であり、真菌されており、植物栽培用途に適している。

は劣悪な環境条件下で増殖する。マイコトキシンはペットの健康
6.結論とパフォーマンスに影響を及ぼすが、その程度はペットの一般的な健康状態、年齢、品種、マイコトキシンの種類によって異な

DDGSは、他の様々な有望な産業用途がある一方で、従来る。Fockerら〔83〕
は、飼料中のマイコトキシンに関するEUのガから、飼料原料として長い間使用されてきた。肥料、発酵原料、イダンス値を満たすために、バイオエタノールとDDGSの生産にコーン油生産の原料など、その多くの潜在的な用途により、製造FUMzymeとZENzymeなどの2つのマイコトキシン分解酵素を工程の最適化の研究は、収量、収益性の向上および環境への使用した。その結果、これら2つの酵素がDDGSサンプルの90％悪影響の低減につながっている。飼料にDDGSを適切な量を配以上でゼアラレノンとフモニシンB1を定量限界（30μg/㎏）未満ま合すると、家畜などの飼育成績を改善することが出来る。様々なで特異的に分解でき、これらの酵素の利用により、バイオエタノー

DDGSで見られる栄養成分の変動により、最終用途は、CP、粗ル産業はより多くの収入を得ることが出来、DDGSを使用するペッ脂肪およびその他の重要な栄養成分組成に応じて決定するこ

トフード製造業者はマイコトキシンを含まない製品の利用によるとが出来る。
さらに、飼料の安全性は、その用途の様々な段階でより良い健康状態とパフォーマンスを期待することができる。ペッ評価する必要があり、定期的に監視する必要がある主要な懸念

トフード産業におけるDDGSの別の潜在的な用途として、生分事項の1つである。飼料原料としてのDDGSの利用は、代替えと解性で臭気を低減するネコ用トイレへの配合がある。米国では、なる他の飼料原料と比べてCO2 排出量、酸性化、地球温暖化、ネコは屋内飼育されているペットの中で最も人気のある1つであ富栄養化への影響が最小限であるため、環境の持続可能性る。
ネコ用のトイレには吸収性の材料が詰められており、猫の糞を高めることに寄与する。農業およびエタノール産業における経便を簡単に清掃し、臭いの広がりを防ぐことが出来る。Vaughnら

済的および技術的影響を評価および分析するためには、
さらな〔84〕の研究では、ヘキサン溶液中でDDGSから植物化学物質る研究が必要となる。DDGSの経済的価値は、バイオエタノールを抽出している。
これを配合したネコ用トイレ（凝集剤、臭気抑制およびメタン、アセトン、有機酸などの付加価値製品製造におけ剤、および防塵剤としてそれぞれ機能するグアーガム、硫酸銅おる潜在的な用途によって増加すると予測される。食品、ペットフー

よびグリセロールからなる）は高い水和能力を有していた。

ド、バイオコンポジットおよび発酵産業におけるDDGS基原の付加価値製品の開発は、将来的にDDGSの市場を拡大し、バイオ5.4.バイオコンポジット（生分解性ポリマーとの複合化により完燃料産業を継続させるが、このためには、より多くの資金と研究全生分解の可能な複合材料）としての用途が必要となる。
さらに、このようなDDGSを基原とする製品を工業規模で製造する際には、特に食品およびペットフードに関する基高分子複合材の製造における補強剤または充填剤としてのDDGSの潜在的な用途は、DDGSに付加価値を与える有望な分ネットワークに関するご意見、ご感想をお寄せ下さい。

野の1つである。石油を原料としたポリマーの代替材料発見のために、DDGSなどの農業併産物が、様々な産業で持続可能な方法で使用できるバイオベースのポリマーおよび複合材料の製造用に検討されてきた。バイオベースの高分子複合材料は、樹脂、アメリカ穀物協会繊維、発泡体の形で、様々な産業用途で広く使用できる。
また、生分解性と生体適合性により、ドラッグデリバリーや組織再生、〒105-0001 東京都港区虎ノ門1丁目2番20号
第3虎の門電気ビル11階
Tel: 03-6206-1041 Fax: 03-6205-4960
E-mail: Japan@grains.org

架橋などの医療分野でも利用できる〔85、86〕。Zarrinbakhshら〔87〕の研究において、溶融押出成形および射出成形を行ってDDGとコポリプロピレンのバイオコンポジットを製造し、次に、マレイン化ポリプロピレン相溶化剤と混合して、バイオコンポジットの引本部ホームページ（英語）:https://www.grains.org
日本事務所ホームページ（日本語）:https://grainsjp.org/

張強度と曲げ強度を改善した。
適切な添加剤を特定することによ4