一種羽毛蛋白粉及其製備方法
2023-06-02 08:43:31 3
專利名稱：一種羽毛蛋白粉及其製備方法
一種羽毛蛋白粉及其製備方法技術領域：
本發明涉及動物飼料技術領域。更具體地，本發明涉及羽毛蛋白粉制 備方法，還涉及採用所迷方法製備的羽毛蛋白粉。背景技術：
家禽養殖業是我國畜牧業的支柱產業之一，也是規模化集約化程度最 高、與國際先進水平最為接近的產業，但是蛋白詞料資源的不足與缺乏已 嚴重製約家禽養殖業的可持續發展，主要靠進口魚粉來填補能量飼料中的蛋白質空缺。根據國家飼料工業辦公室的預測，到2010年，我國蛋白質伺 料需要量為6000萬噸，而供給量僅能達到2200萬噸。面對如此巨大的資源 缺口 ，如何找到合適的動物蛋白源已成為當前飼料業的重要課題。羽毛的蛋白質含量為80%-90%,並且富含必需胺基酸，除蛋氨酸、賴 氨酸等4鍾含量稍低外，其他胺基酸含量均高於魚粉。在國際上被認為是一 種有巨大潛在價值的蛋白質。隨著我國養禽業的不斷發展，每年家禽出欄 數達32億隻，年生產家禽羽毛20萬噸以上，但被利用的不足10萬噸。大量 的家禽羽毛被浪費，同時還造成了嚴重的環境汙染。由於羽毛角蛋白的特殊結構，嚴重影響其開發利用。從一級結構看， 羽毛角蛋白含胱氨酸較多(4.65%),胱氨酸中的二硫鍵在肽鏈間形成交聯 結構阻礙了角蛋白的溶解；從高級結構上看，a-螺旋狀的肽鏈組成複合螺旋 式的初原纖維，ll根初原纖維構成小原纖維，小原纖維在平行排列大原纖 維二形成角蛋白，空間構象屬纖維蛋白。由於角蛋白結構複雜，表現出質 夠堅硬、不溶於水、不能酶解、不能被消化吸收，必須通過物理或化學手 段處理使之結構發生變化，變成小肽、胺基酸等才能被動物消化吸收。目前，羽毛處理方法主要有高溫高壓水解法、酸鹼水解法和酶降解法等。高溫高壓水解法一般應用於角蛋白飼料生產中，其流程為羽毛清雜、投入水解罐，直接或間接通入蒸汽，水解成塊狀蛋白質凝膠，烘乾粉碎後 用作飼料。產品質量取決於時間、溫度、壓力等工藝參數。目前我國大多 採用這種方法進行角蛋白飼料的生產。由於工藝設備落後，工藝參數不易 控制，水解效果不佳，產品質量不穩定，胺基酸消化率低或蛋白質嚴重變性。酸鹼水解法在中和階段，需消耗大量酸鹼，產品含鹽量過高，適口性 差，產品用作詞料或詞料添加劑後，會抑制動物生長，加之產生大量的酸 鹼廢水，汙染環境，因此應用受到一定限制。近年來也有氧化法提取羽毛角蛋白的報導，採用的氧化劑主要有過氧 乙酸、卣素和雙氧水等，但也存在氧化反應時間長、羽毛溶解率低的缺陷。 生物技術包括微生物及酶降解的辦法，然而，現在還沒有簡單的方法可以 用於工業生產，尤其是利用角蛋白酶或降解角蛋白的微生物對角蛋白進行 工業化分解。通常情況下，普通的酶難以分解羽毛蛋白(何武順，飼用羽毛粉的加工方法，糧食與飼料工業，2001(2):21-24),因此該法的關鍵在於 能否找到高效降解菌抹並設計出 一套適合這種高效降解菌抹的水解工藝。在羽毛粉的加工處理方面，藉助在溫和條件下複合處理方法，可獲得 上面描述的方法所沒有的許多優點。CN02156489.2公開了一種羽毛粉的加 工處理方法，該方法使用弱鹼性鹽、弱酸性鹽作為氧化還原劑，酵母菌作 為催化劑進行反應，用置換的方式破解羽毛粉中的角蛋白分子鏈間的二硫 鍵，然後再通過膨化機械處理得到羽毛粉。CN92101599.2公開一種水解角 蛋白的方法，該方法使用含有亞硫酸根離子的水溶液處理固態角蛋白成分 以生成變性的角蛋白，再用角蛋白酶水解生成角蛋白水解液，經進一步處 理後可用作飼料添加劑。採用上述現有技術獲得的羽毛蛋白粉產品的胃蛋白酶消化率僅僅達到 約80%,這表明本技術在提高蛋白飼料的體外消化率方面優勢突出。為此，本發明人經過大量試驗研究，終於完成了本發明，本發明不同 於上述現有技術，採用物理與生物方法相結合的處理方式，反應條件更加 溫和，避免了劇烈的化學反應，對羽毛粉的品質無影響，質量穩定。
發明內容[要解決的技術問題]本發明的目的是提供一種羽毛蛋白粉的製備方法。 本發明的另一個目的是提供一種羽毛蛋白粉。 [技術方案]本發明是通過下述技術方案實現的。 本發明涉及一種羽毛蛋白粉的生產方法。該方法的步驟如下1) 家禽羽毛原料進行洗滌、乾燥與切割預處理；2) 將預處理羽毛裝滿汽爆機的爆腔，在室溫與1.0-2.5MPa的壓力下進行汽爆處理；3) 按照羽毛與水的重量比為1: l至l: 5往汽爆處理的羽毛中加水；4) 使用酸或鹼將其水的pH調節至6.0-8.5,然後以家禽羽毛原料重量 計加入0.05%-0.5%蛋白酶製劑，再在溫度45-75。C下進行酶解反應0.5-3h;5 )上述步驟4 )得到的酶解液在IO(TC下保溫8-12min滅酶； 6)滅酶後再進行乾燥、粉碎得到羽毛蛋白粉。根據本發明的一種優選實施方式，所述的家禽羽毛原料是一種或多種 選自雞、鴨、鵝羽毛或羽絨加工下腳料的原料。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的乾燥是以已知方式將所述 的家禽羽毛原料乾燥至以所述原料總重量計水含量小於18%。根據本發明的另 一種優選實施方式，所迷的家禽羽毛原料在洗滌乾燥 後不經切割而直接使用。優選地，切割處理的尺寸降低至l.Ocm以下較佳。根據本發明的另 一種優選實施方式，所述的汽爆處理時間是60-500秒。根據本發明的另 一種優選實施方式，所述的酸選自無機酸或有機酸； 所述的鹼選自無機鹼或有機鹼。優選地，所述的無機酸選自硫酸、鹽酸、硝酸或磷酸；所述的有機酸 選自乙酸、檸檬酸、酒石酸或丙酸；所述的無機i成選自氬氧化鈉、氫氧化 鉀、碳酸鈉或氫氧化銨；所述的有機鹼選自丁胺、辛胺、乙醇胺或四曱基 氯化銨。6根據本發明的另一種優選實施方式，所述的酶是一種或多種選自真菌 蛋白酶、細菌蛋白酶、胰蛋白酶、組織蛋白酶、木瓜蛋白酶和蔆蘿蛋白酶
的蛋白酶。
本發明還涉及採用所述方法得到的羽毛蛋白粉，其特徵在於所述羽毛 蛋白粉的粗蛋白含量是以所述羽毛蛋白粉總重量計90%以上，所得產品的體
外胃蛋白酶消化率在88%以上。
下面將詳細地描述本發明。
本發明首先採用汽爆技術對羽毛進行有效的預處理，破壞羽毛角蛋白 的穩定空間結構，然後進行酶解處理，使其變為可溶性的小肽及胺基酸， 從而提高羽毛蛋白的胃蛋白酶消化率，使其生物學效價得到較大的提高。
本發明涉及一種羽毛蛋白粉的生產方法。
該方法的步驟如下
1)家禽羽毛原料進行洗滌、乾燥與切割預處理。
家禽羽毛的蛋白含量很高，而且富含動物所需的多種必需胺基酸，但 是家禽羽毛因為其所含的角蛋白穩定性非常強，很難被胃腸道內的消化酶 消化，造成消化利用率極低，所以沒有得到有效的利用。因此，家禽羽毛 原料需要進行預處理。
在本發明的意義上，所述的家禽羽毛原料應該理解是任何動物羽毛原 料，例如雞、鴨、鵝羽毛、駝鳥、鵒子、火雞羽毛，還應該理解是家禽食 品加工或羽毛加工工業的含有羽毛的廢料。
優選地，所述的家禽羽毛原料是一種或多種選自雞、鴨、鵝羽毛或羽 絨加工下腳料的原料。
家禽羽毛原料預處理包括用水洗滌除去在該原料中夾帶的諸如沙土 、 雜草等雜物。
洗滌方式可以是沒有任何限制，例如可以採用直接用水衝洗方式，或 者採用水浸泡與瀝乾相結合的方式。
然後，以已知方式進行乾燥，將所述的家禽羽毛原料乾燥至以所述原 料總重量計水含量小於18%。所謂的已知乾燥方式可以包括例如自然晾乾、 使用烘乾設備乾燥之類的本技術領域的技術人員熟知的方式。所述的切割並非必須的，切割手段是採用本技術領域的技術人員已知
的粉碎技術將家禽羽毛尺寸減小至符合以後處理的要求，例如減小至1.0cm
以下，更有利於後續處理。實施所述切割所使用的設備也是本技術領域的 技術人員已知的設備，例如上海嘉定糧油儀器有限公司生產的微型粉碎機。
2) 將預處理羽毛裝滿汽爆機的爆腔，在室溫與1.0-2.5MPa的壓力下進
行汽爆處理。
前面處理得到的乾燥羽毛接著進行汽爆處理。
汽爆技術的本質是讓滲透到植物組織內部的壓縮氣體在毫秒級時間內 突然釋放出來，能量密度高而且集中，因此可以充分地將物料大分子分解 成小分子。對於本發明而言，汽爆技術可以破壞羽毛角蛋白的穩定空間結 構，將羽毛角蛋白分解成蛋白小分子。
本發明使用的脈沖汽爆機是目前市場上大量銷售的脈沖汽爆機，例如 河南鶴壁市正道重機廠生產的蒸汽爆破裝置。
優選地，所述的預處理羽毛在脈沖汽爆機中在室溫與1.0-2.0MPa的壓力 下進行汽爆處理。
更優選地，所述的預處理羽毛在室溫與1.2-1.8MPa的壓力下進行汽爆處理。
所述的汽爆處理時間是60-500秒。
3) 按照羽毛與水的重量比為1: l至l: 5往汽爆處理的羽毛中加水。 優選地，羽毛與水的重量比為1: 2至1: 4。
更優選地，羽毛與水的重量比為1: 2至1: 3。
4) 使用酸或鹼將其水的pH調節至6.0-8.5，然後以家禽羽毛原料重量 計加入0.05%-0.5%蛋白酶製劑，再在溫度45-75。C下進行酶解反應0.5-3h。
酶製劑是指從微生、物動物和植物中提取的具有生物催化特性的蛋 白質，主要作用是催化食品加工過程中各種化學反應，改進食品加工方 法。它的特點是用量少，催化效率高，專一性強。
在本發明中，所述的酶選自真菌蛋白酶、細菌蛋白酶、胰蛋白酶、組 織蛋白酶、木瓜蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶以及它們的混合物。
優選地，所述的酶選自真菌蛋白酶、細菌蛋白酶、胰蛋白酶、組織蛋白酶以及它們的混合物。
更優選地，所述的酶選自細菌蛋白酶、胰蛋白酶以及它們的混合物。 所述的真菌蛋白酶、細菌蛋白酶、胰蛋白酶、組織蛋白酶、木瓜蛋白
酶、菠蘿白酶都是目前市場上銷售的產品，例如由上海寶豐生化有限公司
供應的以商品名真菌蛋白酶銷售的真菌蛋白酶，諾維信公司以Alcalase銷 售的鹼性蛋白酶，上海楷洋生物技術有限公司以商品名胰蛋白酶銷售的胰 蛋白酶，上海麥莎生物科技有限公司提供的以商品名組織蛋白酶D銷售的 組織蛋白酶等。
在本發明中，所述的酶解反應優選地在溫度50-7(TC下進行1.0-2.5h, 更優選地在溫度60-65。C下進行1.0-1.5h。 所述的酸選自無機酸或有機酸。
所述的無機酸選自硫酸、鹽酸、硝酸或磷酸；所述的有機酸選自乙酸、 4科蒙酸、酒石酸或丙酸。
優選地，所述的無機酸選自硫酸、鹽酸或磷酸；所述的有機酸選自乙 酸、檸檬酸或丙酸。
更優選地，所述的無機酸選自硫酸或鹽酸；所述的有機酸選自乙酸或 檸檬酸。
所述的鹼選自無機鹼或有機鹼。
所述的無機鹼選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或氫氧化銨；所述的 有機鹼選自丁胺、辛胺、乙醇胺或四曱基氯化銨。
優選地，所述的無機4^選自氫氧化鈉、碳酸鈉或氬氧化銨；所述的有 機鹼選自丁胺、辛胺或四曱基氯化銨。
更優選地，所述的無機鹼選自氬氧化鈉或碳酸鈉；所述的有機鹼選自 丁胺或辛胺。
5)上述步驟4)得到的酶解液在100。C下滅酶8-12min。 在本發明中，所述滅酶應該理解是將所述酶解液中的酶失去活性的一 種操作。能夠實現將所述酵解液中的酶失去活性的任何方法也都適合於本 發明，例如乾熱、微波、常壓蒸汽、高壓蒸汽法，或者常壓蒸汽與微波結 合法、高壓蒸汽與微波結合法。6)滅酶後再進行乾燥、粉碎得到羽毛蛋白粉。
滅酶後的酶解液採用熱風乾燥或流化床乾燥，乾燥產物再使用粉碎機 進行粉碎，得到本發明的羽毛蛋白粉。
採用國家標準GB/T6432 "祠料中粗蛋白測定方法"測定了所得到羽毛 蛋白粉中的粗蛋白質含量，以所述羽毛蛋白粉總重量計90%以上。
採用國家標準GB/T 17811-2008《動物性蛋白質飼料胃蛋白酶消化率的 測定過濾法》測定本發明的羽毛胃蛋白酶消化率可以達到88%以上。
本發明的生產方法簡單、生產成本低、加工周期短，而且設備效率高， 羽毛粉中粗蛋白含量高達90%以上，本發明羽毛蛋白粉產品的胃蛋白酶消 化率可以達到88%以上，而採用現有技術獲得的羽毛蛋白粉產品的胃蛋白 酶消化率Y又i"又達到約80%。
將汽爆技術用來處理羽毛，可短時間實現預處理效果，極大降低了工 業生產的單位能耗、減少了汽爆產物的汙染程度。
採用酶法綜合利用工藝，由於酶解反應條件溫和，避免了劇烈的化學 反應，對羽毛粉的品質影響小，生產的羽毛粉品質高、質量穩定。
廢物得到充分回收，變廢為寶，美化環境。
具體實施方式
實施例1
利用羽絨加工後的廢料，用水洗淨，晾乾後使用上海嘉定糧油儀器有 限公司生產的微型粉碎機粉碎至l.Ocm;然後將粉碎廢羽毛加到河南鶴壁市 正道重機廠以商品名QBS系列汽爆工藝試驗臺銷售的脈沖汽爆機，裝滿汽 爆機的爆腔，在室溫與1.8MPa的壓力下進行汽爆處理500s,然後洩壓，爆 破取出，加入廣西南寧傑沃利生物製品有限公司以商品名木瓜蛋白酶銷售 的蛋白酶，木瓜蛋白酶的量是以所述廢料重量計0.1%,在溫度50。C與攪拌 條件下進行酶解反應l.Oh,得到的酶解液在10(TC下保持8min進行滅酶， 滅酶後再在恆溫條件下進行乾燥，得到的產物再使用上海嘉定糧油儀器有 限公司生產的微型粉碎機進行粉碎至20目，這樣得到羽毛蛋白粉。
採用國家標準GB/T 17811-2008《動物性蛋白質飼料胃蛋白酶消化率的測定過濾法》測得該實施例羽毛胃蛋白酶消化率為92.9%。
採用國家標準GB/T6432 "伺料中粗蛋白測定方法"測定了該實施得到 的羽毛蛋白粉中的粗蛋白質含量，以所述羽毛蛋白粉總重量計91.0%。
實施例2
利用雞毛為原料，用水洗淨，晾乾後將粉碎廢羽毛加到脈沖汽爆機(河 南鶴壁市正道重機廠生產的蒸汽爆破裝置)，裝滿汽爆機的爆腔，在室溫與 1.2MPa的壓力下進行汽爆處理60s,然後洩壓，爆破取出，加入諾維信公 司銷售的Alcalase木瓜蛋白酶，該木瓜蛋白酶的量是以所述廢料重量計 0.2%，在溫度60。C與攪拌條件下進行酶解反應3.0h,得到的酶解液在100 。C進行滅酶10min,滅酶後再在恆溫條件下進行乾燥，得到的產物再使用粉 碎機(上海嘉定糧油儀器有限公司)進行粉碎至20目，這樣得到羽毛蛋白 粉。
採用國家標準GB/T 17811-2008《動物性蛋白質伺料胃蛋白酶消化率的 測定過濾法》測得該實施例雞毛胃蛋白酶消化率為88.8%。
採用國家標準GB/T6432 "飼料中粗蛋白測定方法"測定了該實施得到 的羽毛蛋白粉中的粗蛋白質含量，以所述羽毛蛋白粉總重量計91.5%。 實施例3
利用鴨毛為原料，用水洗淨，晾乾後使用粉碎機(上海嘉定糧油儀器 有限公司)粉碎至0.5cm;然後將粉碎廢羽毛加到脈沖汽爆機(河南鶴壁市 正道重機廠生產的蒸汽爆破裝置)，裝滿汽爆機的爆腔，在室溫與1.5MPa 的壓力下進行汽爆處理180s，然後洩壓，爆破取出，加入上海楷洋生物技 術有限公司以商品名胰蛋白酶銷售的胰蛋白酶，胰蛋白酶的量是以所述鴨 毛重量計0.05%,在溫度5(TC與攪拌條件下進行酶解反應1.5h,得到的酶 解液在IO(TC下滅酶10min，滅酶後再在恆溫條件下進行乾燥，得到的產物 再使用微型粉碎機(上海嘉定糧油儀器有限公司)進行粉碎至20目，得到羽 毛蛋白粉。
按上實施例測定方法得到該實施例產品的胃蛋白酶消化率為90.2%。羽 毛蛋白粉中的粗蛋白質含量(以所述羽毛蛋白粉總重量計)91.8%。
權利要求
1、一種羽毛蛋白粉的生產方法，其特徵在於該方法的步驟如下1)家禽羽毛原料進行洗滌、乾燥和切割預處理；2)將預處理羽毛裝滿汽爆機的爆腔，在室溫與1.0-2.5MPa的壓力下進行汽爆處理；3)按照羽毛與水的重量比為1∶1至1∶5往汽爆處理的羽毛中加水；4)使用酸或鹼將其所用水的pH調節至6.0-8.5，然後以家禽羽毛原料重量計加入0.05％-0.5％蛋白酶製劑，再在溫度45-75℃下進行酶解反應0.5-3h；5)上述步驟4)得到的酶解液在100℃下保持8-12min滅酶；6)滅酶後再進行乾燥、粉碎得到羽毛蛋白粉。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的家禽羽毛原料是 一種或多種選自雞、鴨、鵝羽毛或羽絨加工下腳料的原料。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的乾燥是以已知方 式將所述的家禽羽毛原料乾燥至以所述原料總重量計水含量小於18%。
4、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的家禽羽毛原料在 洗滌乾燥後不經切割而直接使用。
5、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的汽爆處理時間是 60-500秒。
6、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的酸選自無機酸或 有機酸；所述的鹼選自無機鹼或有機鹼。
7、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的無機酸選自硫酸、 鹽酸、硝酸或磷酸；所述的有機酸選自乙酸、檸檬酸、酒石酸或丙酸；所 述的無機鹼選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或氬氧化銨；所述的有機鹼 選自丁胺、辛胺、乙醇胺或四甲基氯化銨。
8、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的酶是一種或多種 選自真菌蛋白酶、細菌蛋白酶、胰蛋白酶、組織蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠蘿蛋白酶的蛋白酶。
9、 根據權利要求1-8中任一項權利要求所述方法得到的羽毛蛋白粉， 其特徵在於所述羽毛蛋白粉的粗蛋白含量是以所述羽毛蛋白粉總重量計90%以上。
10、 根據權利要求1所得的方法，其特徵在於所述羽毛蛋白粉的體外 胃蛋白酶消化率達到88%以上。
全文摘要
本發明涉及羽毛蛋白粉的製備方法以及採用所述方法製備的羽毛蛋白粉。本發明首先進行洗滌、乾燥和切割預處理，然後採用汽爆技術對羽毛進行有效的汽爆處理，破壞羽毛角蛋白的穩定空間結構，再進行酶解處理，使其變為可溶性的小肽及胺基酸，從而提高羽毛蛋白的胃蛋白酶消化率，使其生物學效價得到很大的提高。本發明的生產方法簡單、生產成本低、加工周期短，而且設備效率高，羽毛粉中粗蛋白含量高達90％以上，體外胃蛋白消化率達到88％以上。
文檔編號A23K1/10GK101653188SQ20091017008
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月3日 優先權日2009年9月3日
發明者霄 華, 張文斌, 張益奇, 徐桂敏, 楊瑞金, 偉 趙 申請人:江南大學