一種羽毛低聚肽螯合型礦物元素的生產(chǎn)方法
【專利說明】一種羽毛低聚肽螯合型礦物元素的生產(chǎn)方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于飼料添加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種羽毛低聚肽螯合型礦物元素的生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)是以屠宰場廢棄的各類家禽羽毛和無機(jī)礦物鹽為原料，經(jīng)過本發(fā)明所述生產(chǎn)工藝將其制備成為新型羽毛低聚肽螯合型礦物元素。
【背景技術(shù)】
[0003]蛋白質(zhì)和礦物元素是動物機(jī)體生命活動和新陳代謝必需的兩種營養(yǎng)物質(zhì)。傳統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中，人們常使用豆柏等農(nóng)作物產(chǎn)品作為蛋白來源。這些原料成本高，分子量大，常含有一些抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)，不易被機(jī)體直接而充分地吸收利用。而另一方面，肉制品生產(chǎn)加工過程中，大量的家禽羽毛被作為屠宰廢棄物處理掉。中國是一個養(yǎng)殖大國，據(jù)報(bào)道商品鴨年出欄量超過16億只(2013)，雞年出欄量110億只(2011)。參考文獻(xiàn)，以每只雞/鴨產(chǎn)羽毛60 g粗計(jì)，當(dāng)前我國家禽羽毛年產(chǎn)量逾60萬噸羽毛，折算成飼料蛋白超過48萬噸。一般飼用豆柏蛋白含量約40%，要提供48萬噸飼料蛋白將折合上百萬噸豆柏。這是一筆非常巨大的財(cái)富。傳統(tǒng)的無害化處理、副產(chǎn)品生產(chǎn)并不能有效利用這一資源，本發(fā)明的推廣是將家禽羽毛物盡其用，其中涉及的羽毛低聚肽是采用一定技術(shù)將家禽羽毛變廢為寶，充分降解其中含量豐富，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不可利用的角蛋白等物質(zhì)并將其分解成分子量小(分子量< 2000D)，易被機(jī)體吸收利用的一類蛋白小肽。經(jīng)前期試驗(yàn)研究表明，羽毛低聚肽易溶于水，能夠被動物消化道中的胃蛋白酶和胰蛋白酶充分消化，完全不含有抗?fàn)I養(yǎng)成分，是一種新型的優(yōu)質(zhì)飼用蛋白小肽來源。
[0004]現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高速前進(jìn)的今天，畜禽產(chǎn)品趨向高產(chǎn)型、瘦肉型方向發(fā)展。這導(dǎo)致動物對蛋白質(zhì)、糖類、微量元素等的需求量、生物利用度和吸收速率必須大幅度提高。如何使動物獲得最佳的免疫力、抗病力和抗應(yīng)激能力，是當(dāng)前從業(yè)人員非常關(guān)注以及亟需解決的問題。其中礦物元素的合理高效利用問題迫在眉睫。傳統(tǒng)的礦物元素添加多是無機(jī)鹽或乳酸鹽、丙酸鹽等初級有機(jī)鹽。這些鹽類添加量大，生物利用度低，對動物機(jī)體本身毒性也比較大，容易與機(jī)體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，降低營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，同時對環(huán)境也存在巨大威脅，因此漸漸為人們所疏遠(yuǎn)和摒棄。近年來許多生產(chǎn)企業(yè)將目光聚集在氨基酸螯合鹽的研制與推廣。固然氨基酸螯合鹽抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，也易于吸收，生物效價(jià)高，對飼料中維生素等活性物質(zhì)的破壞作用小，排放少等優(yōu)點(diǎn)。但也要看到氨基酸螯合鹽價(jià)格高，如美國、日本等國家用人工合成的蛋氨酸、賴氨酸等單一氨基酸合成的微量元素氨基酸螯合物，價(jià)格均為無機(jī)鹽的5-10倍，限制了其在飼料領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0005]近年來，以集約化為特點(diǎn)全球養(yǎng)殖業(yè)的飛速發(fā)展，為人類生活水平的提高做出了巨大貢獻(xiàn)，但是飼料蛋白資源開始出現(xiàn)嚴(yán)重的短缺，已制約養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。然而富含動物多種必需氨基酸、蛋白質(zhì)含量達(dá)75%-90%的家禽羽毛卻沒有得到有效的利用，我國每年可收集利用的羽毛達(dá)20-30萬噸，加工后用于飼料的不足2萬噸，大部分羽毛及動物毛發(fā)未被合理利用，既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境。羽毛不能利用的主要原因是羽毛粉加工技術(shù)不過關(guān)，產(chǎn)品消化吸收率低，質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致飼養(yǎng)效果不佳。
[0006]要利用羽毛角質(zhì)蛋白，必須對角蛋白進(jìn)行科學(xué)處理，破解角質(zhì)蛋白的空間結(jié)構(gòu)，使其變成可消化吸收的狀態(tài)。國內(nèi)外對羽毛粉的加工已有了一定研究。目前，國內(nèi)外主要采用高溫高壓水解法、酸水解法、堿水解法、酶解法、微生物法和擠壓膨化等方法對羽毛粉的加工。這些方法都能在一定程度上提高羽毛粉的消化率，但都存在著明顯的不足，如加工技術(shù)不過關(guān)，產(chǎn)品消化吸收率低，質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致飼養(yǎng)效果不佳，經(jīng)濟(jì)效益不佳，處理過程造成二次污染等。
[0007]中國專利CN201210201404.8公布了一種羽毛蛋白肽飼料添加劑及應(yīng)用，將羽毛和酵母培養(yǎng)物采用多菌種聯(lián)合發(fā)酵生產(chǎn)一種羽毛蛋白肽飼料添加劑，不但消除了羽毛不能被畜禽消化利用問題，而且含有多種活性肽，角蛋白酶、消化酶以及促生長因子，能完全替代魚粉、血漿蛋白粉等動物性蛋白飼料。該發(fā)明羽毛蛋白肽采用的是生物發(fā)酵方式，制備時間長，產(chǎn)物成分復(fù)雜，與本專利的羽毛低聚肽制備工藝和本發(fā)明的一種羽毛低聚肽螯合型礦物元素的生產(chǎn)方法的研究思路完全不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是利用各類家禽羽毛和無機(jī)金屬鹽為原料制備一種羽毛低聚肽螯合型礦物元素的生產(chǎn)技術(shù)。其目的在于用肉制品生產(chǎn)加工過程中廢棄的家禽羽毛制備成可被機(jī)體吸收利用的小分子低聚肽，然后將其與來源廣泛的無機(jī)鹽進(jìn)行螯合反應(yīng)，經(jīng)過一些列后續(xù)工序制備成為羽毛低聚肽螯合型礦物元素。本發(fā)明的制備的產(chǎn)品具有成本低，投入少，效率高等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種羽毛低聚肽螯合型礦物元素的制備方法，家禽羽毛和無機(jī)鹽為原料，其包括如下步驟:
一種羽毛低聚肽螯合型礦物元素的制備方法，其特征在于，以羽毛和無機(jī)鹽為原料，其包括步驟A-F:
A.羽毛低聚肽溶液制備；
B.羽毛低聚肽溶液與無機(jī)鹽離子進(jìn)行螯合反應(yīng)；
C.螯合產(chǎn)物的固液分離、上清收集及蒸發(fā)濃縮；
D.收集濃縮液，添加乙醇進(jìn)行沉淀反應(yīng)；
E.乙醇沉淀產(chǎn)物的固液分離；
F.收集沉淀物，得羽毛低聚肽螯合型礦物元素成品。
[0010]其中A羽毛低聚肽溶液制備方法為
①、家禽羽毛經(jīng)收集、清洗、除雜、干燥、粉碎等步驟制備羽毛粉；
②、將羽毛粉經(jīng)過粉碎、溶解、過濾、活性炭吸附除雜、再過濾，配制成終濃度為10%-20%(W/V)的溶液。
[0011]③、將②中10%-20% (W/V)羽毛粉溶液通過角蛋白酶、酸性蛋白酶(代號:3350，pH4-6)、中性蛋白酶(代號1398，pH 6-8)和堿性蛋白酶(代號2709，pH 8-10)等進(jìn)行降解，其中總加酶量為干物質(zhì)重的0.5%，反應(yīng)溫度90-100°C，反應(yīng)時間6-8h，然后經(jīng)過濃縮、干燥等步驟，制備成羽毛低聚肽粉。
[0012]依次添加酸性蛋白酶(代號:3350，pH 4_6)、中性蛋白酶(代號1398，pH 6_8)和堿性蛋白酶(代號2709，pH 8-10)，添加比例0.01%-10% (WO。
[0013]進(jìn)一步地，
B.羽毛低聚肽溶液與無機(jī)鹽離子進(jìn)行螯合反應(yīng)，其特征在于，螯合反應(yīng)步驟中是將10%-20% (W/V)羽毛低聚肽溶液與10%-20% (W/V)無機(jī)鹽離子進(jìn)行螯合反應(yīng)。
[0014]羽毛低聚肽溶液與無機(jī)鹽離子螯合反應(yīng)步驟中，反應(yīng)時間50-60 min。
[0015]羽毛低聚肽溶液與無機(jī)鹽離子螯合反應(yīng)步驟中，反應(yīng)溫度40_60°C。
[0016]羽毛低聚肽溶液與無機(jī)鹽離子螯合反應(yīng)步驟中，pH范圍4.5-6.0。
[0017]收集濃縮液，添加乙醇進(jìn)行沉淀反應(yīng)，乙醇終濃度75%_90%，反應(yīng)時間為3-4 h ； 進(jìn)一步地，
乙醇沉淀產(chǎn)物的固液分離，無水乙醇洗滌2-3次。收集沉淀物，并進(jìn)行干燥、粉碎、分裝及包裝等步驟，獲得羽毛低聚肽螯合型礦物元素成品。
[0018]所述的無機(jī)鹽包括鈣、鎂、銅、鐵、錳、鉻、鋅、鈷等元素的硫酸鹽、乙酸鹽、鹽酸鹽、碳酸鹽、氧化物、氫氧化物等的可溶性鹽。
[0019]上述技術(shù)方案中所述羽毛低聚肽粉的制備過程包括以下步驟:
家禽羽毛的收集、清洗、除雜、粉碎等前處理，制備羽毛粉；
將羽毛粉通過角蛋白酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶等降解，然后經(jīng)過濃縮、干燥等步驟，制備成羽毛低聚肽粉。
[0020]本發(fā)明將目光轉(zhuǎn)向小肽螯合鹽的生產(chǎn)與制備。蛋白質(zhì)被機(jī)體攝入后，經(jīng)過一系列過程降解為氨基酸或小肽，從而被吸收和為細(xì)胞所利用。有研究稱人體內(nèi)利用肽合成蛋白質(zhì)的機(jī)率高于對氨基酸的利用約25%。小肽能夠直接介入血細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、生殖細(xì)胞、內(nèi)分泌細(xì)胞、皮膚細(xì)胞的新陳代謝，參與細(xì)胞的生長、發(fā)育、生理功能以及分裂增殖各個環(huán)節(jié)。因此蛋白小肽的開發(fā)具有巨大的潛在的生理學(xué)意義與開發(fā)前景。
[0021]本發(fā)明針對上述研究的缺點(diǎn)不足進(jìn)行了研究理念與生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，生產(chǎn)出的羽毛低聚肽螯合型礦物元素具有以下特點(diǎn):
1、雙重營養(yǎng)功能。本發(fā)明制備的羽毛低聚肽螯合型礦物元素同時具有小分子肽與礦物元素的雙重生理功能。在飼料中添加具有一舉兩得之效。
[0022]2、原料來源豐富，成本低廉。本發(fā)明使用原料直接是屠宰生產(chǎn)線下來的各種禽類羽毛和無機(jī)