CN106387320B - 羽毛的加工处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于禽业废物处理技术领域，具体涉及一种羽毛的加工处理方法。羽毛的加工处理方法，包括下述的步骤：（1）取羽毛，按料液重量比为1:5‑9的比例加入水，混合均匀；（2）将步骤（1）的混合溶液的温度调节至40‑55℃，调节pH至8.0‑9.0，加入蛋白酶酶解，所述的蛋白酶的用量为羽毛重量的0.5‑2.5%；酶解10‑14h；在95‑100℃下灭酶处理5分钟；（3）将步骤（2）中所得酶解液放在烘箱中烘干。本发明的有益效果在于，采用本发明的方法加工处理羽毛，制得的羽毛粉中小肽含量为20.94%，相对于市售的普通羽毛粉小肽含量仅为0.9%，有大幅度的提高；与市售的羽毛粉54.67%的消化率相比，本发明的产品其消化率为79.29%，也有大大的提高。
Description
技术领域
本发明属于禽业废物处理技术领域，具体涉及一种羽毛的加工处理方法。
背景技术
蛋白饲料的使用可促进动物生长，获得更好的饲喂效果，目前动物蛋白饲料有豆粕、鱼粉和肉粉等，这类饲料蛋白含量高，饲喂效果较好，但价格昂贵，部分需要进口，动物饲料资源的缺乏一定程度上制约着养殖业的发展。角蛋白被认为是一种优质蛋白饲料，对比实验证明，角蛋白混合物和玉米大豆粉有相似的促生长作用，其丰富的来源和低廉的成本有望解决饲料资源短缺的问题。
羽毛角蛋白饲料的制备经历了几个阶段，最早以家禽羽毛制成羽毛粉作为动物饲料，含粗蛋白质80％～85％，其中85％～90％是角蛋白，但受角蛋白不溶性的影响，其消化率仅为9.6％，远低于大豆蛋白99.5％的消化率，受限的饲喂效果影响了饲料的大规模应用。后来采用物理方法降解羽毛，利用高温膨化法对羽毛进行挤压，产物基本达到饲用要求，但需要在高温高压、长时间的特殊环境下操作，会对产物的内部结构造成破坏。随着羽毛降解研究的深入，角蛋白饲料的生产已从传统的高压水解、化学水解等过渡到生物技术处理羽毛制备饲料。
目前，对羽毛加工普遍采用的方法有高温高压水解法、微生物发酵法、酶解法。
高温高压水解法根据主要设备及供热方式的不同分为两种，一种是蒸汽高温高压水解法，利用锅炉产生热蒸汽对水解罐中的物料进行加热；另一种是导热油高温高压水解法，利用热导热油对水解罐中的的料进行加热。
蒸汽高温高压水解法的加工设备主要有锅炉、蒸汽水解罐、蒸汽烘干罐、粉碎机等。生产工艺流程是，羽毛——预处理——高温高压水解——烘干——羽毛粉成品。具体是将羽毛清洗除杂、脱水，控制羽毛含量为25-35％，如果水分含量太高，则蒸汽用量大；水分含量太低，则出现水解不均匀，有夹生或烧焦现象。
由于各地气候及羽毛来源不同，选择的加工参数也不同，如羽绒厂提绒后的鹅毛片，羽梗较多且质地坚硬，生产出的羽毛粉蛋白含量可达89％，但加工时蒸汽压力、持续时间都相应延长。
导热油高温高压水解法，该法的主要加工设备是一轴转夹层罐，夹层内有320号导热油，炉口在机正下方，炉火直接加热外壳，导热油温度能达到300℃，通过导热油均匀地将里外壳加热，将原料加热，原料受热水分逸出变为蒸汽，蒸汽逐渐产生压力，在中心轴的搅拌下将原料水解蒸熟，水蒸汽排完后再运转一定时间，原料即被烘干，然后卸料经粉碎即得成品。导热油水解罐将羽毛粉不解，烘干一次完成，不需要用锅炉，其投资少，成本低、工艺简单、容易操作。但温度和压力难以控制，产品质量不稳定，如果温度过高出现烧焦，温度过低则出现夹生现象，由于导热油温度过高引起蛋白质严重变性，尤其是对敏感的半胱氨酸损失最大，赖氨酸和甲硫氨酸也受到不同程度的损失，有的产品胃蛋白酶的消化率不足45％。
上述的处理方法其缺点非常明显，因此，需要对上述的方法进行改进，发明一种作用条件温和且对环境污染小的加工和处理羽毛的方法。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种利用复合蛋白酶来加工处理羽毛的方法，该方法具有反应条件温和、环境污染小和降解产物稳定等优点。
本发明的羽毛加工处理的方法，包括下述的步骤：
(1)取羽毛，按料液重量比为1:5-9的比例加入水，混合均匀；
(2)将步骤(1)的混合溶液的温度调节至40-55℃，调节pH至8.0-9.0，加入蛋白酶酶解，所述的蛋白酶的用量为羽毛重量的0.5-2.5％；酶解10-14h；在95-100℃下灭酶处理5分钟；
(3)将步骤(2)中所得酶解液放在烘箱中烘干。
优选的，步骤(1)中，料液比为1：7。
步骤(2)中，将步骤(1)的混合溶液的温度调节至50℃，调节pH至8.5，加入蛋白酶酶解，所述的蛋白酶的用量为羽毛重量的1.5％；酶解12h；在95-100℃下灭酶处理5分钟。
蛋白酶用量为羽毛重量的1.5％。
酶解步骤中，采用超声波处理，超声波处理的功率为40KHz。
上述的蛋白酶为角蛋白酶。
作为本发明的一种改进，蛋白酶为复合蛋白酶，该复合蛋白酶由角蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶组成，角蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶的重量比例为1-5：2-6：2-6；角蛋白酶酶活为40万u/g，碱性蛋白酶10万u/g，中性蛋白酶万10万u/g。
角蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶的重量比例为3：4：4。
本发明的有益效果在于，采用本发明的方法加工处理羽毛，制得的羽毛粉中小肽含量为20.94％，相对于市售的普通羽毛粉小肽含量仅为0.9％，有大幅度的提高；与市售的羽毛粉54.67％的消化率相比，本发明的产品其消化率为79.29％，也有大大的提高。
附图说明
图1为实施例1中的方法对羽毛的降解效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
实施例1
羽毛加工处理的方法，包括下述的步骤：
(1)将羽毛称重，按料液重量比为1:7的比例加入水，混合均匀；
(2)将步骤(1)的混合溶液的温度调节至40-55℃，调节pH至8.5，加入蛋白酶酶解，蛋白酶的用量为羽毛粉重量的1.5％；酶解12h；在95-100℃下灭酶处理5分钟；
蛋白酶为复合蛋白酶，该复合蛋白酶由角蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶组成，角蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶的重量比例为3：4：4；角蛋白酶酶活为40万u/g，碱性蛋白酶10万u/g，中性蛋白酶万10万u/g；
(3)将步骤(2)中所得酶解液放在烘箱中烘干；
(4)将步骤(3)中烘干所得羽毛粉进行指标测定，具体包括：小肽含量测定、胃蛋白酶消化率测定及体外酶解实验失重的测定，以下市售羽毛粉与采用对比例1、2、3所得的羽毛粉的指标测定方法与实施例1完全相同。
对比例1：
(1)将羽毛称重，按料液重量比为1:7的比例加入水，混合均匀；
(2)将步骤(1)的混合溶液的温度调节至40-55℃，调节pH至8.0-9.0，加入角蛋白酶酶解，角蛋白酶的用量为羽毛重量的0.6％；酶解12h；在95-100℃下灭酶处理5分钟；
角蛋白酶酶活为40万u/g；
(3)将步骤(2)中所得酶解液放在烘箱中烘干。
对比例2
(1)将羽毛称重，按料液重量比为1:7的比例加入水，混合均匀；
(2)将步骤(1)的混合溶液的温度调节至40-55℃，调节pH至8.5，加入蛋白酶酶解，蛋白酶的用量为羽毛重量的0.65％；酶解12h；在95-100℃下灭酶处理5分钟；
蛋白酶为复合蛋白酶，该复合蛋白酶由角蛋白酶、中性蛋白酶组成，角蛋白酶、中性蛋白酶的重量比例为3：4；角蛋白酶酶活为40万u/g，中性蛋白酶万10万u/g；
(3)将步骤(2)中所得酶解液放在烘箱中烘干。
对比例3
(1)将羽毛称重，按料液重量比为1:7的比例加入水，混合均匀；
(2)将步骤(1)的混合溶液的温度调节至40-55℃，调节pH至8.5，加入蛋白酶酶解，蛋白酶的用量为羽毛重量的0.65％；酶解12h；在95-100℃下灭酶处理5分钟；
蛋白酶为复合蛋白酶，该复合蛋白酶由角蛋白酶、碱性蛋白酶组成，角蛋白酶、碱性蛋白酶的重量比例为3：4；角蛋白酶酶活为40万u/g，碱性蛋白酶万10万u/g；
(3)将步骤(2)中所得酶解液放在烘箱中烘干。下述结果均为复合蛋白酶制得的羽毛粉与市售羽毛粉、及对比例1、2进行的对比试验结果：
1、实施例1中的方法对羽毛的降解效果如附图1；
由附图可以看出，复合蛋白酶对羽毛的降解效果非常明显，一定时间后可以成牛奶状。
2、复合蛋白酶对羽毛作用效果-
测定指标1小肽含量测定
| 酶制剂 | 小肽含量％ |
| 市售 | 0.9 |
| 实施例1 | 20.94 |
| 对比例1 | 15.62 |
| 对比例2 | 16.45 |
| 对比例3 | 16.89 |
注：对比例1为仅仅采用角蛋白酶水解羽毛所得羽毛粉的指标；对比例2中采用角蛋白酶与中性蛋白酶水解羽毛所得的指标；对比例3为采用角蛋白酶与碱性蛋白酶水解羽毛所得的指标。
由表中数据知，复合蛋白酶对羽毛酶解制得的羽毛粉中小肽含量远远高于市售羽毛粉中小肽含量，与对比例1、对比例2、对比例3相比，实施例1中小肽含量较高。因此，本发明所采用的复合蛋白酶降解羽毛制得的羽毛粉利于动物更易消化吸收，营养价值高。
测定指标2胃蛋白酶消化率
由表中数据知，本发明所采用的复合蛋白酶对羽毛酶解制得的羽毛粉中胃蛋白酶消化率高于市售羽毛粉中胃蛋白酶消化率，且高于对比例1、对比例2、对比例3中胃蛋白酶消化率。从以上的对比来看，本发明复合蛋白酶降解羽毛制得的羽毛粉其指标数据最佳，更有利于动物消化吸收。
测定指标3失重
注：市售羽毛粉含水量8.58％；实施例1中所制得的羽毛粉含水量9.49％。对比例1中所制得的羽毛粉中含水量9.33％；对比例2中所制得的羽毛粉中含水量9.24％；对比例3中所制得的羽毛粉中含水量9.41％；
由表中数据知，通过体外模拟实验，复合蛋白酶对羽毛酶解制得的羽毛粉中失重高于市售羽毛粉，且高于对比例1、对比例2、对比例3中胃蛋白酶消化率。因此，本款复合蛋白酶降解羽毛制得的羽毛粉利于动物更易消化。
3、结论
综上所述，通过单因素实验，对筛选出的角蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶进行组合，所得的复合蛋白酶可以将羽毛完全降解，制得的羽毛粉中小肽含量、胃蛋白酶消化率、失重均优于市售羽毛粉，且高于对比例1、对比例2、对比例3中的酶解效果。因此，本款复合蛋白酶能够将家禽的羽毛由严重污染物转化为蛋白丰富的家畜饲料，同时降解羽毛制得的羽毛粉利于动物更易消化吸收，营养价值更高。
Claims (4)
1.羽毛的加工处理方法，包括下述的步骤：
(1)取羽毛，按料液重量比为1:5-9的比例加入水，混合均匀；
(2)步骤(2)中，将步骤(1)的混合溶液的温度调节至50℃，调节pH至8.5，加入蛋白酶酶解，所述的蛋白酶的用量为羽毛重量的1.5％；酶解12h；在95-100℃下灭酶处理5分钟；
(3)将步骤(2)中所得酶解液放在烘箱中烘干；
所述的蛋白酶为复合蛋白酶，该复合蛋白酶由角蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶组成，所述的角蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶的重量比例为1-5：2-6：2-6；角蛋白酶酶活为40万u/g，碱性蛋白酶酶活为10万u/g，中性蛋白酶酶活为10万u/g。
2.如权利要求1所述的羽毛的加工处理方法，其特征在于，步骤(1)中，料液比为1：7。
3.如权利要求1所述的羽毛的加工处理方法，其特征在于，所述的酶解步骤中，采用超声波处理，超声波处理的功率为40KHz。
4.如权利要求1所述的羽毛的加工处理方法，其特征在于，所述的角蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶的重量比例为3：4：4。
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