宠物及食品管理--羽毛粉的饲用价值及其饲料化加工技术 .pdf

羽毛粉的饲用价值及其饲料化加工技术

羽毛的理化特性和饲用价值

家禽羽毛由角蛋白为主的蛋白质组成，蛋白质含量通常在90%以上，此

外还含有微量B族维生素和某些生长因子。

角蛋白的一级结构由半胱氨酸、脯氨酸、丝氨酸和苏氨酸等18种氨基酸

通过氢键、二硫键和其他交联作用共聚形成。角蛋白的二级结构空间结

构包括a-螺旋结构和β-折叠片层结构。具有a-螺旋结构的角蛋白被称

为a-角蛋白，a-角蛋白有良好的伸缩延展性，哺乳动物的外皮、毛、蹄、

角等部位主要含有a-角蛋白。具有β-折叠片层结构的角蛋白被称为β-

角蛋白，β-角蛋白坚硬、伸缩性较差、抗张强度高，主要存在于禽类羽

毛。β-角蛋白中折叠片层结构富含小侧链氨基酸残基[包括甘氨酸(Gly)、

丝氨酸(Ser)和丙氨酸(Ala)残基等]。Gly和Ser在片层间形成锁联结构，

与共价键共同承担张力，使β-角蛋白具有抗张性，β-折叠接近完全伸

展状态，故其延伸性小。因此，禽羽毛同时兼备韧性高和机械强度大的

特点。羽毛角蛋白具有非常稳定的结构，很难被常见蛋白酶降解。

即使羽毛具有难以降解的特点，但因其丰富的蛋白质和氨基酸含量，也

使其具有极大的饲用潜力，在进行适当加工后可替代传统动物性蛋白质

饲料，比如鱼粉、肉粉等。

表1和表2比较了蒸煮水解羽毛粉和鱼粉的营养成分。羽毛粉具有独特

的氨基酸组成，其胱氨酸(Cys)含量是鱼粉的5倍，亮氨酸(Leu)、异亮

氨酸(lle)、苯丙氨酸(Phe)、苏氨酸(Thr)、缬氨酸(Val)、精氨酸(Arg)

等含量均明显高于鱼粉。表3显示，羽毛粉中也含有少量的矿物质元素

和维生素。

羽毛饲料化的加工技术

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法和膨化法，基于化学

方法的酸碱处理法和基于生物技术的酶解法和微生物发酵法。

2.1理化方法

2.1.1高温高压水解法

高温高压水解法主要原理是角蛋白中的二硫键在高温高压条件下发生裂

解致使其发生水解。此方法可根据所用设备不同将其细分为蒸汽高温高

压水解法(蒸煮法)和导热油高温高压水解法。前者利用高温蒸汽对物料

进行加热使之发生水解，工艺简单、技术成熟，产品外观疏松、品相较

好，但生产过程中废气排放量大、受环保政策制约，逐渐被淘汰。后者

利用导热油对物料进行加热使之发生水解，俗称焦化法，所制产品外观

发焦，废气易于治理，目前用于替代蒸煮法，但该法依然存在加工温度

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的

缺点。该类产品的胃蛋白酶消化率在70%~80%之间。

2.1.2膨化法

膨化法原理是利用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。该方法

相对其他物理和化学处理方法具有工艺相对简单、污染排放易处理、产

品消化率高等优势，因此是理化处理方法中最有前途的工艺。

2.1.3酸碱水解法

酸碱水解法原理是利用适当浓度的强酸、强碱溶液破坏角蛋白中的二硫

键和肽键，从而破坏其空间结构，将其降解为游离氨基酸，此法常用于

工业制取胱氨酸，但缺点是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。但该工艺对设备耐腐蚀性要

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缺点，限

制了该工艺的应用，因此酸水解产品目前已经基本退市。

2.2酶解法

羽毛角蛋白富含二硫键结构的特点决定了常见蛋白酶直接降解的有效性。

通常使用的方法是预先使用特异性角蛋白酶破坏二硫键再进一步降解角

蛋白。羽毛经过复合酶酶解或预处理后再酶解的降解效果比单酶处理的

要突出。

酶解法的加工能使羽毛粉的可溶蛋白含量增加，更易被消化利用。郝鲁

江等利用角蛋白酶酶解羽毛粉，其可溶性蛋白含量和胃蛋白酶体外消化

率可达225.7mg/L和23%。

酶解法可直接降解羽毛角蛋白且作用优于传统的加工方法，其工艺作用

更温和、更具有针对性，能够最大限度地保留氨基酸完整性，但