CN104970192A

CN104970192A - 一种功能蛋白饲料添加剂及其制备方法

Info

Publication number: CN104970192A
Application number: CN201410148862.9A
Authority: CN
Inventors: 邢荣娥; 刘松; 秦玉坤; 陈晓琳; 李克成; 于华华; 李荣锋; 胡林峰; 李鹏程
Original assignee: Institute of Oceanology of CAS
Current assignee: Institute of Oceanology of CAS
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2015-10-14

Abstract

本发明属于饲料添加剂领域，具体的说是一种功能蛋白饲料添加剂及其制备方法。添加剂为经蛋白酶的酶法水解贝类加工下脚料所得分子量为0.8-25KDa的产物。具体制备，以贝类加工下脚料为原料经粉碎后在40-55℃下调节原料pH至4.5-8，而后加入蛋白酶搅拌均匀后再次调节pH至4.5-8（即蛋白酶的适宜pH值）下进行酶解，酶解后在95-100℃加热10-30min钝化蛋白酶，蛋白酶失活后酶解液离心收取上清液，上清液浓缩干燥即为添加剂。本发明获得了作为饲料添加剂的新型功能蛋白肽粉，将废弃的下脚料变废为宝，充分利用了海洋贝类资源，提高了企业经济效益，减少了环境污染。

Description

一种功能蛋白饲料添加剂及其制备方法

技术领域

本发明属于饲料添加剂领域，具体的说是一种功能蛋白饲料添加剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国养殖规模的扩大和发展速度的加快，饲料资源尤其是蛋白质饲料资源的短缺越来越严重。这直接制约了饲料工业的发展和畜牧业经济效益的提高，而且将成为影响我国畜牧业持续发展的最重要因素。我国应用最多的动物性蛋白质饲料是鱼粉。目前每年需要从国外进口大量的鱼粉来弥补饲料蛋白质来源的缺口，使大量外汇流失。近年来，随着需求量的增加，国际上鱼粉货源紧缺，价格不断上涨。面对蛋白质资源迅速缺乏的现实，必须寻找鱼粉替代物，因此，开发新的蛋白质资源，则成为当今饲料工业拯待解决的重大课题。

蛋白质饲料是发展畜牧业的物质基础，在畜禽日粮组成中蛋白质饲料占到25%-40%。饲料的经济成本中蛋白质饲料占到41％-51%；蛋白质对维持畜禽生长、生产来讲，是很重要的营养素。而我国人口庞大、资源十分紧缺，尤其是优质蛋白质饲料资源非常有限。蛋白质是由不同氨基酸以及肽键相连所组成的具有一定空间结构的生物大分子物质。是构成动物体组织器官的支架和主要物质，在动物的生命活动中，起着十分重要的作用。其主要作用是促进动物的生长发育和机体的新陈代谢,另外它能够提供能量、合成激素和酶类等具有特殊生物学活性的物质,维持机体正常的新陈代谢和各种营养物质在体内的传输、维持机体内的渗透压平衡及体液平衡。可以说没有蛋白质就没有生命活动的存在。因此，蛋白质饲料资源的开发与利用在畜牧上具有重要的意义。

随着人民生活水平迅速提高，肉、鱼、蛋、奶产品消费数量与质量激增，要求畜牧业的发展与之相适应，以满足人们的需要。然而，我国人口众多，人均耕地少，人均占有粮食更少，高速发展的畜牧业直接导致了人畜争粮的矛盾。而且优质的蛋白质饲料资源严重不足，从而阻碍了畜牧业的高速发展。因此，对于非常规蛋白质饲料资源的开发与利用可以弥补畜牧业养殖中蛋白质饲料的不足。

贝类是我国重要的水产品养殖品种，具有很高的营养价值。但在加工过程中产生了大量的加工下脚料，如内脏、裙边等，这些下脚料营养丰富，尤其是蛋白质含量很高，是开发蛋白饲料添加剂的非常好的原材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功能蛋白饲料添加剂及其制备方法。

为实现上述目的本发明采用的技术方案为：

一种功能蛋白饲料添加剂，添加剂为经蛋白酶的酶法水解贝类加工下脚料所得分子量为0.8-25KDa的产物。

所述蛋白酶为枯草杆菌中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、酸性蛋白酶、胰蛋白酶、风味蛋白酶中的一种或几种的混合；若两两混合按照质量份数为1:1-5的比例混合。

一种功能蛋白饲料添加剂的制备方法：

以贝类加工下脚料为底物原料经粉碎后在40-55℃下调节原料pH至4.5-8，而后加入蛋白酶搅拌均匀后再次调节pH至4.5-8（即蛋白酶的适宜pH值）下进行酶解，酶解后在95-100℃加热10-30min钝化蛋白酶，蛋白酶失活后酶解液离心收取上清液，上清液浓缩干燥即为添加剂。其中，蛋白酶的加入量为底物质量百分比的0.8-4%。

所述添加剂为经蛋白酶的酶法水解贝类加工下脚料所得分子量为0.8-25KDa的产物。

所述酶解液在3000-6000rpm下离心5-20分钟，分出的上清液过截留分子量≤25KDa的超滤膜系统，然后喷雾干燥即为添加剂。

功能蛋白饲料添加剂的应用，所述添加剂可应用于畜禽饲料中。

所述添加剂的加入量为饲料的质量百分比为1-3%。

所述的畜禽饲料为猪或鸡饲料。

本发明的优点

1.本发明采用废弃的水产品加工下脚料为原料经酶解后获得的水解蛋白混合物及蛋白肽粉饲料添加剂获得了作为饲料添加剂的新型功能蛋白肽粉，将废弃的下脚料变废为宝，充分利用了海洋贝类资源，提高了企业经济效益，减少了环境污染。

2.本发明采用的工艺条件，可克服现有技术的方法复杂、发酵耗时过长、水解单一、水解度低的弊端，提高水解速度和水解程度，并提高饲料利用率，降低生产成本。

3.通过本发明的制备方法制得的水解蛋白混合物和蛋白肽粉作为饲料添加剂可以促进肉仔鸡的生长发育，具体表现为：可提高肉仔鸡的平均日增重且料重比最低，可提高营养物质DM、CP、Ca、P、CA的表观代谢率，能显著提高肉仔鸡消化道胰蛋白酶活性、盲肠乳酸菌和双歧杆菌的数量、降低大肠杆菌和沙门氏菌数量，显著增加肉仔鸡血清TP，GH和IGF-1水平且可改善肉仔鸡小肠形态结构，促进肠道生长发育，提高肉仔鸡血清中IgG、IgM和IgA浓度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的制备水解所得蛋白粉对肉仔鸡十二指肠形态结构的影响图；其中，HE×200（光镜，HE染色，HE为苏木精-伊红染色法(hematoxylin-eosin staining)），图1-1为鱼粉；1-2饲料中添加1%（质量百分比）蛋白粉；1-3为饲料中添加2%蛋白粉；1-4为饲料中添加3%蛋白粉。

图2为本发明实施例提供的制备水解所得蛋白粉对肉仔鸡空肠形态结构的影响图；其中，图2-1：鱼粉；2-2:饲料中添加1%蛋白粉；2-3:饲料中添加2%蛋白粉；2-4:饲料中添加3%蛋白粉。

图3为本发明实施例提供的制备水解所得蛋白粉对肉仔鸡回肠形态结构的影响图；其中，图3-1：鱼粉；3-2:饲料中添加1%蛋白粉；3-3:饲料中添加2%蛋白粉；3-4:饲料中添加3%蛋白粉。

具体实施例

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明，并且本发明的保护范围不仅局限于以下实施例。

本发明以贝类加工下脚料为原料，通过多酶复合的酶法水解蛋白制备得到更易于动物吸收的蛋白肽粉，并以肉仔鸡（罗斯308）为试验对象，用于系统研究贝类蛋白粉对肉仔鸡生长性能的影响，从而为贝类蛋白粉在肉仔鸡实际生产中的合理应用提供科学依据。

实施例1

将贝类加工下脚料水洗去杂、沥干，用高速组织捣碎机捣碎匀浆，取一定量匀浆的贝类加工下脚料作为底物放入反应器中，搅拌，待物料达到预定温度后，用2mol/L Na₂CO₃和1mol/L HCl溶液调pH至所用蛋白酶的最适pH，加入一定量的蛋白酶，继续搅拌，反应过程中用酸或碱调控pH，始终与原始PH值保持一致。酶解完毕后，混合浆液在95-100℃加热10min钝化蛋白酶，使蛋白酶失活。混合液离心(3000-6000r/min，5-30min)，取上清，超滤浓缩，浓缩液喷雾干燥。

如下各表是按照上述工艺条件，进行的各个实施方法的汇总，共48个实施例：

表1枯草杆菌中性蛋白酶单酶水解试验因素水平表

因素水平	A：温度/℃	B：加酶量/%	C：pH	D：时间/h	E：液固比
						1	40	0.8	6.5	3	1.5
2	45	0.9	7.0	4	2
						3	50	1.0	7.5	5	3
4	55	1.1	8	6	4

注释：加酶量以水解底物重量的百分数计

表2枯草杆菌中性蛋白酶单酶水解的工艺

表3胰蛋白酶单酶水解因素水平表

注释：加酶量以水解底物重量的百分数计

表4胰蛋白酶单酶水解工艺

表5复合酶水解因素水平表

因素水平	A：温度/℃	B：枯：胰	C：加酶量/%	D：pH	E：时间/h
						1	40	3:1	0.8	6.5	3
2	45	2:1	0.9	7.0	4
						3	50	1:1	1.0	7.5	5
4	55	1:2	1.1	8	6

注释：加酶量以水解底物重量的百分数计

表6复合蛋白酶水解工艺

实施例2

将通过上述工艺制备得到的新型功能水解蛋白粉作为添加剂对肉仔鸡的生长性能评价活性试验，对照组为在基础饲料中添加进口鱼粉，实验组为在基础饲料中添加添加剂，进行了对比，具体结果如下：

表70-3周龄肉仔鸡饲料配方及其营养成分表（风干基础）

注：每kg试验日粮中添加：维生素A,1500IU；维生素D₃,200IU；维生素E,10IU；维生素K₃,5mg；维生素B₁,1.8mg；维生素B₂,3.6mg；烟酸,60mg；维生素B₆,5mg；泛酸,10mg；吡哆醇,3.5mg；生物素,0.15mg；胆碱,1300mg；叶酸,0.55mg；维生素B₁₂,10μg；铜,8mg；铁,80mg；锰,60mg；锌,40mg；硒,0.15mg；钴,0.15mg；碘,0.35mg。

表83-6周肉仔鸡饲料配方及营养成分表（风干基础）

注：每kg试验日粮中添加：维生素A,1500IU；维生素D₃,200IU；维生素E,10IU；维生素K₃,5mg；维生素B₁,1.8mg；维生素B₂,3.6mg；烟酸,60mg；维生素B₆,5mg；泛酸,10mg；吡哆醇,3.5mg；生物素,0.15mg；胆碱,1000mg；叶酸,0.55mg；维生素B₁₂,10μg；铜,8mg；铁,80mg；锰,60mg；锌,40mg；硒,0.15mg；钴,0.15mg；碘,0.35mg。

1.以上述制备所得水解蛋白粉作为添加剂对肉仔鸡生产性能的影响结果

表9添加剂对肉仔鸡生长性能影响的结果

注：同行肩标字母相同者差异不显著（P＞0.05），字母相邻者差异显著（P＜0.05）。

以上述制备所得水解蛋白粉作为添加剂对肉仔鸡生产性能的影响结果见表9。由表可知，与对照组平均日增重相比，蛋白粉Ⅰ各试验组鸡的日增重显著性提高，提高的幅度分别为6.06%、9.31%、5.34%（P＜0.05）。表明蛋白粉在肉仔鸡上具有促进其生长的作用。

2.以上述制备所得水解蛋白粉作为添加剂对肉仔鸡营养物质表观代谢率的影响结果

表10添加剂对肉仔鸡营养物质表观代谢率的影响

蛋白粉对肉仔鸡营养物质表观代谢率的影响结果见表10。由表可知，对照组干物质、粗灰分、钙和磷表观代谢率与各试验组间均无显著性差异（P＞0.05）。蛋白粉Ⅰ2%处理组肉仔鸡粗蛋白质表观代谢率显著性高于对照组，升高的幅度分别为6.85%、7.06%和8.25%（P<0.05）。说明2.0%蛋白粉的用量有利于营养物质的消化吸收，在肉仔鸡饲料中可以提高营养物质的利用效率。

3.以上述制备所得水解蛋白粉作为添加剂对肉仔鸡免疫器官指数的影响结果

表11添加剂对肉仔鸡免疫器官指数的影响（单位：g/kg）

蛋白粉对肉仔鸡免疫器官指数的影响结果见由表11。由表可知，对照组脾脏指数、胸腺指数、法氏囊指数显著低于蛋白粉组，下降幅度脾脏指数分别为14.72%、17.75%、14.72%（P<0.05）；胸腺指数分别为15.79%、17.95%、11.46%、（P<0.05）；法氏囊指数分别为27.71%、31.031%、20.00%（P<0.05），表明蛋白粉对肉仔鸡具有非常好的免疫活性。

4.以上述制备所得水解蛋白粉作为添加剂对肉仔鸡十二指肠、空肠、回肠消化酶活性的影响结果

表12添加剂对肉仔鸡十二指肠消化酶活性的影响（单位：U/mg）

表13添加剂对肉仔鸡空肠消化酶活性的影响（单位：U/mg）

表14添加剂对肉仔鸡回肠消化酶活性的影响（单位：U/mg）

由表12，表13和表14可知，蛋白粉I各处理浓度组胰蛋白酶活性增加显著。家禽对以上述制备所得水解蛋白粉作为添加剂的消化是一个由胃蛋白酶、肠肽酶、糜蛋白酶和胰蛋白酶等多种酶共同参与协作的过程，其中胰蛋白酶在家禽蛋白质的水解过程中起主要作用，饲料氨基酸消化主要取决于胰蛋白酶。因此，相较于鱼粉，蛋白粉可以促进家禽对各种营养物质的消化作用。

5.以上述制备所得水解蛋白粉作为添加剂对肉仔鸡盲肠微生物数量的影响结果

表15添加剂对肉仔鸡盲肠微生物数量的影响（单位：cfu/g）

注：①表中相同栏或列中数值具不同上标者差异显著(P<0.05)。

②大肠杆菌与沙门氏菌数量表示为平均值±标准误×10⁴cfu/g,双歧杆菌和乳酸菌为平均值±标准误×10⁷cfu/g。

动物消化系统对养分的消化吸收能力，部分依赖于肠道中寄生的微生物菌群分布及其总量。微生物菌群数量在很大程度上依赖于日粮作为最终代谢底物的来源，日粮成分和养分浓度的变化对肠道微生物菌群数量具有显著的影响。盲肠是消化道微生物活动最多和最适宜的器官，其中，厌氧菌占主导地位(主要是双歧杆菌、乳酸杆菌等)。本研究结果表明，蛋白粉I2%处理组乳酸菌和双歧杆菌的数量均高于其他组，而大肠杆菌和沙门氏菌的数量却最低。与鱼粉相比，蛋白粉更有利于提高肉仔鸡盲肠内有益菌的数量及改善肠道内微生态环境。

6、以上述制备所得水解蛋白粉作为添加剂对肉仔鸡小肠形态结构的影响结果

表16添加剂对肉仔鸡十二指肠形态结构的影响（单位：μm）

表17以上述制备所得水解蛋白粉作为添加剂对肉仔鸡空肠形态结构的影响（单位：μm）

表18以上述制备所得水解蛋白粉作为添加剂对肉仔鸡回肠形态结构的影响（单位：μm）

由于隐窝深度反映了细胞生成率，细胞不断从隐窝基部向绒毛端部迁移、分化，以补充绒毛上皮的正常脱落。如果此过程减慢，基部的细胞生成率降低，使隐窝变浅，隐窝变浅表明肠上皮细胞成熟率上升，吸收功能增强。隐窝变深说明组织代谢加快，这意味着所需维持营养增加，动物生产效率下降。实验结果表明，蛋白粉I2%处理组均可使鸡的十二指肠、空肠和回肠的隐窝变浅，说明其可促进肉仔鸡的吸收功能。

由于肠绒毛是消化道内营养物质消化吸收的主要部位，绒毛的高度一定程度上反映了肠壁的消化吸收功能。大量研究表明肠粘膜的变化程度与日粮类型有关。因此本试验结果说明：蛋白粉I2%处理组对肉仔鸡的十二指肠、回肠和回肠绒毛损伤最小，从而有利于肠绒毛对营养物质的吸收利用，促进了肉仔鸡的生长发育。

以上试验结果表明，在肉仔鸡日粮中，以上述制备所得水解蛋白粉作为添加剂的最佳添加水平为2.0%，且蛋白粉对肉仔鸡的生长性能的作用显著优于鱼粉。

Claims

1.一种功能蛋白饲料添加剂，其特征在于：添加剂为经蛋白酶的酶法水解贝类加工下脚料所得分子量为0.8-25KDa的产物。

2.按权利要求1所述的功能蛋白饲料添加剂，其特征在于：所述蛋白酶为枯草杆菌中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、酸性蛋白酶、胰蛋白酶、风味蛋白酶中的一种或几种的混合。

3.一种权利要求1所述的功能蛋白饲料添加剂的制备方法，其特征在于：

以贝类加工下脚料为原料经粉碎后在40-55℃下调节原料pH至4.5-8，而后加入蛋白酶搅拌均匀后再次调节pH至4.5-8（即蛋白酶的适宜pH值）下进行酶解，酶解后在95-100℃加热10-30min钝化蛋白酶，蛋白酶失活后酶解液离心收取上清液，上清液浓缩干燥即为添加剂。

4.按权利要求3所述的功能蛋白饲料添加剂的制备方法，其特征在于：所述添加剂为经蛋白酶的酶法水解贝类加工下脚料所得分子量为0.8-25KDa的产物。

5.按权利要求3所述的功能蛋白饲料添加剂的制备方法，其特征在于：所述蛋白酶为枯草杆菌中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、酸性蛋白酶、胰蛋白酶、风味蛋白酶中的一种或几种的混合。

6.按权利要求3所述的功能蛋白饲料添加剂的制备方法，其特征在于：所述酶解液在3000-6000rpm下离心5-20分钟，分出的上清液过截留分子量≤25KDa的超滤膜系统，然后喷雾干燥即为添加剂。

7.按权利要求1所述的功能蛋白饲料添加剂的应用，其特征在于：所述添加剂可应用于畜禽饲料中。

8.按权利要求7所述的功能蛋白饲料添加剂的应用，其特征在于：所述添加剂的加入量为饲料的质量百分比为1-3%。

9.按权利要求7所述的功能蛋白饲料添加剂的应用，其特征在于：所述的畜禽饲料为猪或鸡饲料。