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多元化日粮背景下,怎样利用家禽羽毛废弃物

多元化日粮背景下,怎样利用家禽羽毛废弃物 安佰特
2023-10-04
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导读:废弃羽毛有巨大的应用前景。综合利用膨化与酶解结合工艺或许是一种较好的选择。

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一、家禽废弃羽毛粉的利用价值

我国每年肉鸡出栏量约94.01亿羽,蛋鸡出栏量约10.1亿只,羽毛约占禽体重总量的5%~7%,因此每年都能产生约100万吨羽毛。羽毛已成为我国家禽养殖业主要废弃物之一。

羽毛富含蛋白质和含硫氨基酸,具有较高潜在饲用价值。合理利用家禽羽毛废弃物可缓解蛋白质饲料资源短缺,降低饲料成本,减少环境污染。

羽毛蛋白是一种机械强度高、化学性质稳定的硬质蛋白,很难被动物消化吸收。


注:以上数据源于《中国饲料成分及营养价值表(2018年第29)


小肽对于消化道发育未成熟、消化酶活性低的仔猪更具有应用价值。小肽可以通过诱导提高小肠中的酶活性,使小肠消化功能发育提前,促进仔猪的健康和提高其生产性能。据介绍,羽毛肽具有提升肠道健康.保护并修复受损的肠黏膜细胞与组织,防止发生溃疡。有效促进肠道对养分的吸收.促进动物生长发育,抗氧化,提升免疫力,抗应激。羽毛肽代替进口鱼粉.可以提高仔猪的采食量及仔猪的增重。

二、废弃羽毛粉利用方法与手段

羽毛中的蛋白质稳定性极强,很难在水、稀酸及盐溶液中溶解,因此动物对其消化率几乎为零。为了提高羽毛饲用价值,必须针对其特性采取特殊加工方法使之转化为易消化、易吸收的饲用羽毛产品。目前常见的羽毛处理方法包括基于物理方法的高温高压水解和膨化工艺,基于化学方法的酸碱处理工艺和基于生物技术的酶解和微生物发酵。


高温高压水解羽毛工艺存在加工温度较高、导致产品粗蛋白和氨基酸消化率较低、热敏性氨基酸损失较大等缺点。其胃蛋白酶消化率在70%~80%之间。


膨化工艺利用了膨化机螺杆挤压产生的高温高压和剪切力作用,使羽毛角蛋白通过模孔减压膨化,破坏其空间结构和β-角蛋白多肽链间的锁状结构,打开二硫键,削弱氢键结合度,形成膨化物。膨化羽毛粉呈多孔状,更易被畜禽消化吸收,胃蛋白酶消化率可达90%以上。在实际应用过程中,膨化工艺常与酶处理法联合,以达到提高角蛋白利用率的目的。


酸碱水解羽毛工艺通过强酸、强碱破坏角蛋白中的二硫键和肽键,将其降解为游离氨基酸。常用于工业制取胱氨酸。但强碱对氨基酸破坏严重。实际生产中常用盐酸和硫酸对羽毛进行水解,所生产的酸水解产物俗称多氨酸,理论上完全溶于水,胃蛋白酶消化率可达95%以上。但对设备耐腐蚀性要求高,涉及强酸的安全管理,要求严格,产物废水排放量大,干燥成本高,产品盐分高、易吸潮,反应时间过长会造成氨基酸消旋等。


生物降解羽毛角蛋白一般包括3个步骤:变性、分解和转氨基作用,分别起到破坏二硫键、水解角蛋白酶、转化小分子多肽和氨基酸的作用,且转氨基作用与蛋白水解程度相关。


相较于物理和化学处理方法伴随的高能耗、高污染等弊端,酶解和发酵等生物降解羽毛具有环境友好、能耗低和水解产物营养价值高等优点。


自然界中能降解羽毛的微生物主要有芽孢杆菌属、曲霉属、链霉菌属等。这些微生物通过产角蛋白酶的多酶降解体系和自身代谢活动,实现对羽毛的降解。


天然羽毛降解菌株因自身氧化还原代谢系统以及产角蛋白酶能力能够降解羽毛,但降解效率低是其在工业应用中的主要障碍。开发高活性角蛋白酶促进羽毛高效降解成为研究热点。


目前,用于工业化生产角质蛋白酶的菌株主要为地衣芽孢杆菌,其羽毛降解时间需要3~7d,降解效率低,制约了其应用。筛选获得具有优良性质的角蛋白酶基因并进行高效表达,同时通过分子改良等方法提高菌株的羽毛降解效率是研究热点。


微生物和角蛋白酶联合降解羽毛是一种可行方法。通过构建角蛋白酶工程菌或菌株诱变提高酶活性。开发具有较高角蛋白降解活性的复合酶,发酵时可添加一些促进二硫键断裂的物质,提高角蛋白酶的催化效率。探索角蛋白酶发酵羽毛废弃物的最佳发酵条件,通过微生物发酵试验,确定发酵工艺参数,为大规模生产发酵羽毛粉奠定工业化基础。

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