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改善羽毛粉应用效果的方法

发布时间:2020年1月18日 来源:www.sdyumaofen.com 返回列表

羽毛粉是一种利用价值较高的蛋白质资源,其作为蛋白源一方面可以降低养殖成本,另一方面可以减少鱼粉的使用量,保护海洋渔业资源,符合水产养殖业可持续发展要求,然而,由于角蛋白具有不溶于水和抗分解的稳定性质,一般的蛋白酶很难有效地将其分解,限制了羽毛粉在水产饲料中的应用。通过理化处理和微生物发酵等手段,可以改善和提高羽毛粉的营养价值,这对提高羽毛粉在水产饲料中的添加量,缓解我国蛋白质饲料资源缺乏有重要意义。那么如何改善羽毛粉的应用效果呢,可以通过理化处理法和微生物发酵法。

理化处理法

1、高温高压水解法

原理是采用高温、高压、蒸汽水解法,破坏羽毛蛋白中的二硫键和氢键,把羽毛蛋白质转化为动物能消化吸收的可溶性蛋白。羽毛粉水解后营养物质平衡,含有大量易消化的粗蛋白质及必需氨基酸,同时水解羽毛粉中还含有大量生长因子。优点:工艺简单、操作方便、反应周期短、无污染;缺点:能耗大,一次性投资大,持续过度的蒸汽加热处理会破坏一些热敏氨基酸(半胱氨酸、赖氨酸)等。张益奇等研究表明,汽爆技术可显著提高羽毛蛋白的消化率以及溶解性,1.8MPa,60s时,大约92%的羽毛角蛋白能够转化为胃蛋白酶消化的形式。

2、膨化法

原理是利用高压、高温以及一定的催化剂在短时间内将羽毛蛋白内的二硫键断裂,加工成具有多孔结构的产品。膨化具有水解、均质、脱水、杀菌等作用。原料经膨化后,可使蛋白质变性,结构变松散,提高蛋白质利用率。周兴华等试验结果表明,羽毛粉经膨化后,蛋白质含量增加,齐口裂腹鱼肠道、肝胰脏对膨化饲料粗蛋白质的离体消化率上升41.09%,显著高于非膨化饲料(25.84%)。膨化法的优点是设备少、投资低、加工成本低、氨基酸破坏少、消化率高、生产过程中无环境污染。

3、酸处理法

将一定量的羽毛与一定浓度、体积的酸混合加热水解,再中和干燥。酸能使羽毛角蛋白的二硫键断裂,将羽毛蛋白分解成多个氨基酸分子,大大增加了羽毛粉中氨基酸态氮的含量,使羽毛蛋白分解成可消化吸收的蛋白。该法成本低,操作简便,但此方法生产的产品中盐分较高,工艺较复杂,对环境污染较重,酸浓度太小,水解不完全,酸浓度过高,羽毛水解率越高,但氨基酸破坏越明显。

4、碱水解法

碱液水解时,除色氨酸外,产生的大量游离氨基酸会因消旋而受到破坏,而大部分D型游离氨基酸无法被动物体消化吸收。一般作为医药原料。碱水解法需消耗大量的碱,产品含盐量过高,适口性差,且污染环境。

5、酶处理法

此法是以新鲜幼龄家禽副产品为标准原料,采用现代水解酶工程技术,通过多种酶及催化剂分步、低温、低压、催化,然后经过规定高压、高温、水解、灭菌,再按照科学整合的加工工艺,经过一系列添加剂的添加,而形成的优质高效复合型酶解蛋白质原料。经酶解后的羽毛粉蛋白质消化率较高,可消化蛋白质高达85%。目前普遍认为微生物角蛋白酶降解角蛋白的作用分为三个过程:变性作用、水解作用和转氨基作用。已发现30余种微生物可分泌角蛋白酶,包括细菌(芽孢杆菌、溶杆菌属和微杆菌属)、真菌(黄曲霉)和放线菌(链霉菌属)等。Lee等把微量的粗角蛋白酶混入磨碎的羽毛和市售羽毛粉中,两种羽毛粉的消化率分别从30%和77%提高到66%和90%。徐墨莲和殷秋妙研究报道,将高压水解羽毛粉与复合酶(含胰蛋白酶、胃蛋白酶等)混合,在38~40℃下液化处理3h,底物可溶性蛋白由10.97%提高至29.72%。裴敏雅等研究结果表明,复合酶在一定的条件下(40℃,32h)可有效降解羽毛产生的多肽、寡肽和游离氨基酸。酶解残渣中富含17种氨基酸,胃蛋白酶消化率大于80%,其粗蛋白质含量与胃蛋白酶消化率均高于进口鱼粉。利用角蛋白酶或降解角蛋白的微生物对角蛋白进行分解,效果好,但生产成本高。

微生物发酵

微生物发酵过程中产生的角蛋白酶可以改变角蛋白的结构,促进角蛋白的降解,另外微生物发酵产品中富含对动物机体有益的微生物,其本身就是对蛋白质营养价值的补充,因此利用微生物发酵法,是提高羽毛的利用率的一种理想的方法。微生物发酵与其他方法相比有以下优点:(1)原料经发酵后产品苦味减少,具有特殊香味,适口性好;(2)微生物发酵可提高产品营养价值,并产生大量的角蛋白酶和其他酶系,能够促进羽毛角蛋白分解为更多的小肽和游离氨基酸;(3)产生大量益生菌,调节动物机体胃肠道微生态平衡;(4)发酵过程中可产生多种水解酶,并富含B族维生素等。(5)微生物发酵减少了热敏性氨基酸的损失。程福亮等研究结果表明,采用米曲霉和乳酸杆菌联合发酵羽毛粉60h,联合发酵后羽毛粉的胃蛋白酶消化率可达82%以上,与对照组相比提高了约8%。张昕研究发现,经枯草芽孢杆菌菌株发酵72h,羽毛降解率达到69.61%,羽毛角蛋白大量转化为氨基酸、短肽和菌体蛋白,发酵液的氨基酸含量高达22.66mg/mL。Williams等研究报道,嗜热地衣形杆菌(PWD-1株)能发酵羽毛并将其转变为部分水解产物,营养价值和饲用大豆蛋白质相当。张凤清等研究报道,经生物转化后的羽毛粉氨基酸含量充足,蛋白质的表观消化率高达91.08%,蛋白质的生物学价为83.79%。Sangali和Brandelli从厌氧消化系统中分离到一株羽毛降解菌Vibriosp.strainkr2,在25~30℃下,48h内该菌几乎使羽毛完全降解。由此可见,利用微生物发酵法降解羽毛角蛋白,可显著提高营养物质的利用率。