隨著人們生活水平的不斷提高,人們對肉食產品的需求量不斷提高,使飼料工業在過去的20年中得以迅速發展,導致對食物鏈底端的植物原料需求量的供不應求[1-2]。羽毛粉的開發和利用不僅緩解了飼料生產原料的供給,而且把“污染環境的垃圾"變為了“寶貴的飼料原料”[3]。據統計,我國近幾年禽類年出欄量1600萬t左右,按產羽量5%~7%計算,則年產羽毛粉約96萬t。羽毛蛋白質含量85%以上,有“天然蛋白質之冠”之稱。由于羽毛分子結構的肽鏈間含有豐富的二硫鍵(-S-S-)連接,形成一個結實緊密的網狀結構,所以羽毛不能直接被動物消化吸收利用[4]。只有通過一定的物理、化學、生物法的加工,使這些穩定的二 硫鍵斷開,才能用作飼料原料[5]。羽毛粉營養價值的開發利用取決于加工工藝,如果加工方式不同,其產品的消化率差別較大,采用合理的加工工藝,不但節藥成本,而且可生產出高消化率的成品,為飼料工業提供優質的蛋白原料[6-7]。
目前,我國的羽毛粉加工企業普遍采用的方法有高溫高壓水解法、酶解法和微生物發酵法,其中,酶解法和微生物發酵法通常與水解方法相結合[8]。酸(堿)解法、膨化法由于投資大、成本高、生產效率低、氨基酸破壞嚴重,在我國未能被推廣應用[9]。筆者重點介紹了高溫高壓水解法、酶解一水解法和微生物發酵法在生產中的工藝流程、工藝條件及設備情況,為羽毛粉的加工利用提供技術資料。
1高溫高壓水解法
高溫高壓水解法根據主要設備及供熱方式的不同分為2種,一種是蒸汽高溫高壓水解法,利用鍋爐產生熱蒸汽對水解罐中的物料進行加熱;另一種是導熱油高溫高壓水解法,利用熱導熱油對水解罐中的物料進行加熱。
蒸汽高溫高壓水解法的加工設備主要有鍋爐、蒸汽水解罐、蒸汽烘干罐、粉碎機等。生產工藝流程為:
羽毛→預處理(除雜脫水)→高溫高壓水解→烘干→羽毛粉成品
?、賹⒂鹈逑闯s、脫水,控制羽毛含水量 25 %~35 %,如果水分含量太高,則蒸汽用量大;如果水分太低,則出現水解不均勻,有夾生或燒焦現象。
?、趯⒂鹈度胨夤拗校荛]通蒸汽,根據生產經驗,蒸汽壓力0.45MPa、持續時間60min為最佳水解條件,水解效果最為理想。
?、鄯帕线M入烘干,出成品,顏色呈淺褐色,胃蛋白酶消化率可達到 65 %以上。
由于各地氣候及羽毛的來源不同,選擇的加工參數也不同,如羽絨廠提絨后的鵝(鴨)毛片、羽梗比較多且質地堅硬,生產出的羽毛粉蛋白可達到89%,但加工時蒸汽壓力、持續時間都相應延長。
導熱油高溫高壓水解法目前在小型羽毛粉加工企業中應用較普遍。該加工方法的主要加工設備為一軸轉夾層罐,夾層內有320號導熱油,爐口在機正下方,爐火直接加熱外殼,導熱油溫度能達到300℃,通過導熱油均勻地將里外殼加熱,將原料加熱,原料受熱水分逸出變為蒸汽,蒸汽逐漸產生壓力,在中心軸的攪拌下將原料水解蒸熟,水蒸氣排完后再運轉一定時間,原料即被烘干,然后卸料再經粉碎即為成品。導熱油水解罐將羽毛粉水解、烘干一次完成,不需要用鍋爐,其投資少、成本低、工藝簡單、容易操作。但溫度和壓力難以控制,產品質量不穩定,如果溫度過高出現燒焦,溫度過低則出現夾生現象。由于導熱油溫度過高引起蛋白質嚴重變性,尤其是對熱敏感的Cys損失最大,Lys和Met也受到不同程度的損失[10],有的產品胃蛋白酶的消化率不足45 %。
2 酶解一水解法
酶解羽毛粉是將酶解法和水解法相結合而形成的。酶解過程所用的酶制劑為角質蛋白酶,部分企業利用自己培養的高產角質蛋白酶菌種來生產粗酶液;大部分企業直接購買商品角質蛋白酶。酶解一水解法生產工藝流程為:

?、傺b料,向羽毛加工罐中添加50%的待加工羽毛原料,控制羽毛含水量達到40%左右,溫度控制在50℃左右。
②加酶,選用角質蛋白酶,添加量為干羽毛原料量的3 ‰。用50℃左右溫水將酶粉溶解后加入罐中。
③加還原劑,選用焦亞硫酸鈉,添加量為干羽毛原料量的8‰。用塑料桶中取30kg水,把焦亞硫酸鈉加入水中,邊加邊攪拌,當焦亞硫酸鈉溶解后,立即倒入水解罐中。
④第1階段酶解,酶解溫度控制在45℃,酶解時間 2h。
⑤第2階段酶解是在第一階段酶解結束后,充分攪拌混勻,再加入剩余的另一半原料,不斷地進行攪拌。當繼續酶解2h后,羽毛的大部分羽枝斷裂,羽梗被軟化。
?、薷邷厮猓瑢⑺夤蘅凵w密閉,開始加溫加壓,當壓力達到0.25~0.3MPa(溫度120~125℃)時,開始計時水解 45 min。
?、叻帕线M入烘干罐,冷卻,粉碎,檢測(消化率、蛋白質含量、水分、灰分),包裝成品。
酶解羽毛粉由于加工溫度低,加工時最高溫度不超過125℃,其氨基酸基本不會被破壞,經檢測飼料中8種必需氨基酸含量均高于普通高溫高壓水解羽毛粉,改善了羽毛氨基酸的平衡性;酶解羽毛粉的胃蛋白酶消化率可達到85%以上,使羽毛粉的營養價值明顯提高,該產品在市場上價格也提高10%左右,比較受飼料生產企業的青睞。
3 生物發酵法
生物發酵法可提高羽毛粉的消化率、氨基酸平衡率及改善適口性,逐漸成為羽毛粉加工的首選方法。分解羽毛粉角質蛋白的微生物在自然界普遍存在,科研人員從長期堆積的羽毛堆中選育出一種以羽毛為碳源和氮源大量生長的地衣芽孢桿菌(BL-1),對水解羽毛粉發酵3d,可使胃蛋白酶消化率提高到 90%。
?、倬N活化培養基:羽毛粉20g/L,玉米粉10g/L,K2HPO4 1 g/L ,KH2PO4 0.4 g/L,NaCl 0.4 g/L,pH 值為 7.2。
②菌種擴培:麩皮40kg,水解羽毛粉60kg,水80kg,攪拌均勻,按2%接入BL-1的液體菌種,于30℃培養2d。
?、垡淮伟l酵:用培養好的種子液一次性接入混合原料(羽毛粉1.4t,棉粕0.5t,麩皮0.1t),水分控制在 30 %~35%,常溫發酵2d,中間每隔6h翻料一次。
?、芏伟l酵:將經一次發酵的混合原料按0.2%比例接入EM菌種,進行堆積厭氧發酵3~4d。發酵出來的羽毛粉:有淡淡的酒香味,適口性好,并且使棉粕中棉酚含量降低80%以上。
利用BL-1和EM發酵處理羽毛粉后,形成一種由動物蛋白、植物蛋白和菌體蛋白構成的復合型蛋白原料,蛋白質含量為70%以上,胃蛋白酶的消化率達到90%。經研究表明,用加入1%賴氨酸的生物發酵羽毛粉,可完全替代豬料中的魚粉,可替代肉雞飼料中70%的魚粉[12]。發酵羽毛粉為飼料工業的發展提供了優質的蛋白原料,得到廣大飼料企業和養殖企業的認可,為飼料企業生產升級換代羽毛粉產品提供了一種可選的加工方法。
綜上所述,羽毛粉加工產品的營養價值取決于加工工藝,選用合理的加工工藝,充分釋放出羽毛粉的營養成分減少加工損失,提高產品的胃蛋白酶消化率,具有巨大的經濟和社會效益。高溫高壓水解法、酶解一水解法和生物發酵法是當前飼料企業普遍采用的羽毛粉加工方法,而生物發酵法代表了羽毛粉深加工的發展方向。

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