羽毛資源化利用研究現(xiàn)狀

許西奎，趙月省，朱紹偉，沈 翔，夏尚遠(yuǎn)

（1.滕州市畜牧漁業(yè)事業(yè)發(fā)展中心，山東 滕州 277599；2.棗莊市農(nóng)業(yè)綜合執(zhí)法支隊(duì)，山東 棗莊 277000）

羽毛作為家禽屠宰的廢棄物，既傳播疾病又污染環(huán)境。如何將羽毛資源高效利用，減少對(duì)環(huán)境的污染，減少對(duì)家禽養(yǎng)殖業(yè)的危害，一直是研究的重點(diǎn)。近年來，隨著我國(guó)飼料蛋白質(zhì)原料等資源日益短缺，羽毛粉資源化利用成為研究的熱點(diǎn)。羽毛粉有多種用途，其中將羽毛粉作為動(dòng)物性蛋白飼料的開發(fā)利用備受關(guān)注。

1 概述

目前，飼料工業(yè)快速發(fā)展，對(duì)飼料原料的需求量逐年增加。雖然我國(guó)飼料原料種類繁多，但是缺乏質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)原料。羽毛中的蛋白質(zhì)含量非常高，但大部分都是角蛋白和纖維蛋白，不能被動(dòng)物體內(nèi)胃蛋白酶等水解酶很好地水解，不能直接飼喂動(dòng)物。如若羽毛粉被降解為可吸收利用的粗蛋白質(zhì)、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將會(huì)是很好的飼料蛋白原料。

羽毛是禽類表皮細(xì)胞衍生的角質(zhì)化產(chǎn)物，主要由羽纖維和羽管兩部組成。羽毛的主要成分是β-角蛋白，具有特殊結(jié)構(gòu)，很難被動(dòng)物消化利用。羽毛的粗蛋白含量85%～90%，還含有粗纖維、鋅等微量元素和一些未知因子，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高。羽毛粉含豐富的氨基酸，其中胱氨酸的含量較高，賴氨酸和蛋氨酸含量較低，是極具潛力的飼料蛋白。

2 資源化利用方式

2.1 用作動(dòng)物蛋白 羽毛通過加工處理成為羽毛粉，羽毛粉作為飼料添加蛋白，其營(yíng)養(yǎng)均衡、搭配合理，含有多種氨基酸，能夠滿足動(dòng)物正常生長(zhǎng)的需要。還含有鈣、磷等礦物元素，可減少無機(jī)鹽的添加。目前，市場(chǎng)上的羽毛粉質(zhì)量參差不齊。

2.2 用作植物肥料 羽毛角蛋白水解處理后，可以降解生成游離基酸，可被植物直接吸收利用。羽毛含氮量較高，與麩皮、麥稈等有機(jī)材料混合固態(tài)發(fā)酵，可獲得碳氮比合適的有機(jī)肥料。

2.3 用作工農(nóng)業(yè)材料 羽毛角蛋白分子是一種優(yōu)異的成膜材料?？蓪⑦@種蛋白質(zhì)膜應(yīng)用于食品包覆層等一些可食性包裝場(chǎng)合。它還是一種優(yōu)良的化工材料，能夠明顯增加鉻復(fù)鞣革厚度，提高其機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能。

羽毛水解后，用作醫(yī)藥材料、食品添加劑、制作農(nóng)藥等也有報(bào)道。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，羽毛的資源化利用方式將會(huì)越來越廣泛。

3 處理生產(chǎn)工藝

目前，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的羽毛生產(chǎn)方式主要是高溫水解法和膨化法，在國(guó)外主要的羽毛處理方式是高溫水解法。但是這些方式方法或多或少都存在耗能高、污染高和產(chǎn)出率低的問題，會(huì)導(dǎo)致氨基酸等營(yíng)養(yǎng)的損失。因此，用溫和的生物方式來降解羽毛蛋白逐漸成為一種趨勢(shì)。

3.1 高溫高壓水解法 依靠高溫、高壓方法實(shí)現(xiàn)羽毛的水解。因操作簡(jiǎn)單、成本較低、好控制等特性，又能夠比較完全的打開角蛋白機(jī)構(gòu)，因此在國(guó)內(nèi)外運(yùn)用較廣泛。但由于能耗較高，一些對(duì)溫度敏感的氨基酸被破壞，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不高，降低了羽毛粉的消化率。

3.2 膨化法 對(duì)羽毛進(jìn)行前期處理，裝進(jìn)在膨化機(jī)內(nèi)，經(jīng)過一系列作用，熔化成流體物料，然后減壓噴出后，形成膨化羽毛粉。該方法具有時(shí)間短、成本低、無污染、產(chǎn)品質(zhì)量高等特點(diǎn)，在國(guó)外使用較廣泛。膨化法耗能極大，在國(guó)內(nèi)難以廣泛應(yīng)用。

3.3 化學(xué)法 一般是用鹽酸、硫酸、氫氧化鈉和過氧乙酸等化學(xué)試劑對(duì)羽毛進(jìn)行處理，制備出可溶性的羽毛粉。但由于容易損失氨基酸，污染環(huán)境，產(chǎn)品中會(huì)含有大量地鹽，不適于添加到飼料中。因需要設(shè)備高、操作難度系數(shù)大，使用較少。

3.4 酶降解法 主要是利用蛋白酶對(duì)羽毛進(jìn)行酶解處理。這種方法一是可以在較低溫度下進(jìn)行，過程溫和，減少了二次污染；二是酶具有高效專一性，提高了氨基酸的消化率等。由于此法所使用的蛋白酶成本較高，目前沒有得到廣泛普及。

3.5 微生物發(fā)酵法 盡管羽毛難以降解，但在自然界中并沒有羽毛廢棄物的積累，說明自然界中有微生物可以降解羽毛。利用細(xì)菌、放線菌等微生物對(duì)羽毛粉進(jìn)行處理，使羽毛的結(jié)構(gòu)自然的分解破壞，變成畜禽能夠直接使用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。此法具簡(jiǎn)便、能耗小、無污染、消化率高、無損失等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為羽毛粉加工的首選方法。目前，地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、鏈霉菌等用于羽毛粉降解的研究較多。

在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，單一的加工方式能夠分解羽毛粉角蛋白結(jié)構(gòu)，但是角蛋白降解率不高、產(chǎn)品品質(zhì)不高，因此要使用多種方法相結(jié)合的生產(chǎn)工藝。研究表明，羽毛通過水解-酶解復(fù)合、堿解-酶解復(fù)合等方法，得到的羽毛粉產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及在畜禽上的利用率都能顯著提高?？茖W(xué)合理的將各類加工方法有機(jī)結(jié)合，探索一種最高效、最經(jīng)濟(jì)的方式，將成為羽毛粉實(shí)用研究的熱點(diǎn)。

4 發(fā)展前景

當(dāng)前，我國(guó)飼料蛋白資源緊缺，將羽毛粉蛋白作為一種飼料蛋白來開發(fā)利用潛力巨大。因羽毛結(jié)構(gòu)特殊，現(xiàn)如今還沒有一種既高效高質(zhì)又環(huán)保簡(jiǎn)單且成本低廉的工藝來生產(chǎn)羽毛粉。相對(duì)而言，用生物法來處理羽毛是未來的發(fā)展趨勢(shì)。利用現(xiàn)代微生物發(fā)酵、酶工程、基因工程等先進(jìn)手段能夠進(jìn)一步提高羽毛的利用率，使羽毛資源化利用更加廣泛便捷。