CN104109699A - 一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法，先将家禽羽毛洗涤干燥、剪切粉碎预处理、剪切粉碎后再采用微波膨化与蛋白酶酶解结合法，再采用活性炭脱腥脱异味脱色处理，经过过滤、浓缩、高速离心喷雾干燥最终生产出复合氨基酸，：本发明采用废弃羽毛为原料，原料来源广泛，对废料的资源化利用开发开辟了新途径，减少了环境污染和资源浪费，增加了社会效益，同时本发明设备简单，工艺流程简单操作性强，可实现工业化生产，本发明生产的复合氨基酸品质好，羽毛的复合氨基酸转化效率达68.4％，生产得率高，达85.7％对养殖产生的家禽羽毛进行资源化利用。

Description

一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法

技术领域

本发明涉及一种复合氨基酸的方法，具体的说是一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法。

背景技术

进年来，我国畜牧养殖业生产比重占农业生产越来越大，养殖方式也有传统养殖模式向规模化集约化模式转变，大规模的家禽养殖产生了大量的羽毛废弃物。据中国畜牧业协会统计，禽类年出栏量2000万吨以上，家禽的羽毛占其体重的5%-7%，据此计算，则年产羽毛约100-140万吨。羽毛粗蛋白质含量约在80%以上，有“天然蛋白质之冠”之称。因此羽毛废弃物经过适当的处理具有十分广泛的用途。我国从20世纪80年代就开始了羽毛废弃物资源化利用的相关研究，但由于羽毛角蛋白的结构不易降解，造成羽毛废弃物利用途径有限，目前约有10-20%的羽毛废弃物主要通过物理、化学和生物学的方法将羽毛加工成羽毛蛋白粉用作动物饲料和通过生物发酵法制备成肥料进行利用，利用率和利用价值都不高，而另外大部分没有被充分利用，有的甚至造成局部的环境污染。

羽毛分解产物为单个氨基酸和小肽复合物，因羽毛蛋白含氨基酸的种类有17种之多，包含了动物生长需要的所有必需氨基酸，因此，利用羽毛蛋白制备复合氨基酸为动物提供蛋白饲料添加剂或制造医用保健品，有广阔的发展空间。经检索，有关利用羽毛蛋白制备复合氨基酸的研究和报道较少，目前，主要有利用酸碱水解、微波水解和高温高压水解等方法生产羽毛复合氨基酸，作为肥料和饲料添加剂进行利用。1992年蔡鹰等在《湛江海洋大学学报》（第2期）报道了用羽毛生产液体氨基酸复合微肥的报告，1994年黎星树等在《中国饲料》上发表了题为《利用羽毛梗等生产复合氨基酸微量元素螯合物新工艺》，其工艺过程为将羽毛梗在酸性条件下水解生成复合氨基酸，再加碱去除残酸，然后加微量元素整合，最后浓缩干燥而成。2001年吴华昌等在《四川轻化工学院学报》04期报道了利用鸭毛酸水解（用酸为盐酸）生产复合氨基酸的水解条件及水解液的脱色条件。2003年王家宏等在《西北农林科技大学学报(自然科学版)》发表了《利用羽毛蛋白制备复合氨基酸的工艺研究》，报道了硫酸法水解最佳工艺条件为硫酸浓度5mol/L，水解时间8h，水解温度120℃，催化剂用量为40g/kg；盐酸法水解最佳工艺条件为盐酸浓度6mol/L，水解时间10h，水解温度105℃，催化剂用量60g/kg。2006年梁柏林等研究了利用鸡羽毛为原料微波水解法制备复合氨基酸的工艺条件。2010年《重庆大学》王玉珍的硕士论文以微波辐射作为快速水解的加热方式，以离子液体作为添加剂,研究了固液比、盐酸浓度、微波功率、反应时间对羽毛角蛋白水解的影响，结果表明，与传统加热或者单纯的微波加热方法相比，此水解方法具有快速高效、环境污染小等优点。以上研究方法都存在一定的局限性或缺点，有的技术水平落后，产率低，质量差；有的容易造成环境污染，不能形成工业化生产。

专利申请号为97111783.7的中国发明专利公开了一种由鸡羽毛制取胱氨酸和复合氨基酸饲料添加剂的方法，其工艺是将羽毛干燥，用盐酸溶解，过滤，再用氢氧化钠中和，再过滤，滤液经浓缩得到复合氨基酸饲料添加剂。专利申请号为97105712.5的中国发明专利公开了一种用羽毛梗、牛羊蹄角、蚕蛹、蚕沙生产复合氨基酸的方法。专利申请号为85105574的中国发明专利公开了一种以牲畜血液为原料提制复合氨基酸的方法。以上专利发明均利用酸碱对原料进行水解后浓缩制备复合氨基酸，其缺点在于水解产率低，加入的酸碱的量难以控制准确，往往可能造成环境污染，使成本增加。

发明内容

本发明提供了一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法，以资源化利用由规模化养殖而产生的大量废弃羽毛，减少环境压力，提高经济附加值，为复合氨基酸生产提供新的途径。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明是一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法；具体方法步骤如下：

一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法，家禽羽毛原料进行洗涤、干燥；洗净干燥后的羽毛送进粉碎机进行剪切粉碎预处理，剪切粉碎后再采用微波膨化与蛋白酶酶解结合法，再采用活性炭脱腥脱异味脱色处理，经过过滤、浓缩、高速离心喷雾干燥最终生产出复合氨基酸，其生产工艺流程如下：

1）将预处理的粉碎羽毛原料送进微波膨化机，进行微波膨化处理；

2）将膨化处理好的原料送进酶水解灌，按原料与水的比重1:3-1:5的比例注入水，并调节溶液PH值至7.0-8.5；

3）按羽毛原料重量的0.2％-0.5％向酶水解灌加入角蛋白酶制剂，控制温度45℃-60℃，进行酶解反应3-5h；

4）酶解反应完成后加热使温度上升至100℃并保温8-10分钟，使酶失活；

5）待温度降至60℃左右时，加入2％活性炭进行脱异味、脱色处理，完成后进行过滤；

6）对上述滤液PH值调节至7.0，然后进行连续浓缩，当水分降至45％左右时，送进高速离心喷雾干燥机进行喷雾干燥，即得本发明产品羽毛复合氨基酸。

所述的微波膨化处理的控制温度为（160±5）℃、压力1.0-1.3MPa，时间为30-60秒。

所述家禽羽毛为鸡羽毛、鸭羽毛、鹅羽毛、鸵鸟羽毛、山鸡羽毛、鹌鹑羽毛或者其他禽类羽毛。

角蛋白酶加入量为羽毛原料重量的0.2％-0.5％，高速离心喷雾干燥机的入口温度为240℃，出口温度90℃，转速18000rmp。

最终获得羽毛复合氨基酸，该产品为浅黄色粉末；

羽毛经微波膨化和角蛋白酶水解后转化为复合氨基酸的效率用以下方法测定：用甲醛滴定法测定氨基酸含量(GB5009.39-85)，样品取自经脱异味脱色处理后的酶解过滤液；羽毛中的总氮用凯氏定氮仪测定(GB5009.5-85)。以复合氨基酸转化率作为衡量羽毛经微波膨化和角蛋白酶水解处理后转化程度的指标。复合氨基酸转化率(%)=氨基酸态氮/总氮×100。经测定复合氨基酸转化率为68.4％。完全可以实现工业化生产。

综上所述：本发明的有益技术效果体现在以下几个方面：

1、本发明采用废弃羽毛为原料，对废料的资源化利用开发开辟了新途径，减少了环境污染和资源浪费，增加了社会效益。

2、本发明原料成本低廉，加工设备简单成本低，工艺流程简单，操作性强，可实现工业化生产。

3、本发明生产的复合氨基酸质量好，产率高，经济效益明显。

4、本发明填补了利用微波膨化与角蛋白酶水解结合法以废弃羽毛为原料制备复合氨基酸的技术空白。

具体实施方式

一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法，其生产工艺步骤如下：

1）将家禽羽毛原料进行洗涤、干燥；

2）洗净干燥后的羽毛送进粉碎机进行剪切粉碎预处理，

3）将预处理的粉碎羽毛原料送进微波膨化机，进行微波膨化处理；微波膨化处理的控制温度为（160±5）℃、压力1.0-1.3MPa，时间为30-60秒，

4）将膨化处理好的原料送进酶水解灌，按原料与水的比重1:3-1:5的比例注入水，并调节溶液PH值至7.0-8.5，

5）按羽毛原料重量的0.2％-0.5％向酶水解灌加入角蛋白酶制剂，控制温度45℃-60℃，进行酶解反应3-5h；所述的角蛋白酶制剂加入量为羽毛原料重量的0.2％-0.5％，

6）酶解反应完成后加热使温度上升至100℃并保温8-10分钟，使酶失活，

7）待温度降至60℃左右时，加入2％活性炭进行脱异味、脱色处理，完成后进行过滤，

8）对上述滤液PH值调节至7.0，然后进行连续浓缩，当水分降至45％左右时，送进高速离心喷雾干燥机进行喷雾干燥，即得本发明产品羽毛复合氨基酸；

优选地，高速离心喷雾干燥机的入口温度为240℃，出口温度90℃，转速18000rmp。

优选地，家禽羽毛可以为鸡羽毛、鸭羽毛、鹅羽毛、鸵鸟羽毛、山鸡羽毛、鹌鹑羽毛或者其他禽类羽毛。

实施例一：

备好家禽羽毛原料500kg，

1）先在洗涤槽内进行洗涤，再晾晒干燥（或直接送进干燥箱进行干燥），

2）干燥后送进粉碎机进行剪切粉碎处理，粉碎细度小于0.4cm；

3）将粉碎后的羽毛原料送进微波膨化机，微波膨化机的控制温度（160±5）℃、压力1.0-1.3MPa，时间为30-60秒；

4）将膨化处理好的羽毛原料送进酶水解反应灌，按原料与水的比重1∶5的比例注入水，注水完成后调节溶液PH值至8.5；按羽毛原料重量的0.25％向酶水解灌加入角蛋白酶制剂，温度控制在50℃-55℃温度下进行酶解反应3h；待酶解反应完成后，加热使温度上升至100℃并保温8-10分钟，使酶失活；

5）待温度降至60℃左右时，加入2％活性炭进行脱腥、脱异味和脱色等处理，

6）脱腥、脱异味和脱色等处理后拖进行过滤；滤液PH值调节至7.0，

7）过滤后进行连续浓缩，浓缩至水分降至45％左右时，进行高速离心喷雾干燥，离心喷雾干燥机的控制入口温度为240℃，出口温度90℃，转速18000rmp，

8）最终可得本发明产品羽毛复合氨基酸342.7kg(得率约为85.7％，以羽毛的蛋白含量为80％计)。

所得产品为浅黄色粉末，经氨基酸分析仪（Biochrom全自动氨基酸分析仪，型号Biochrom30+）分析得所制备的复合氨基酸组分见表1。

表1制备的复合氨基酸组分

氨基酸组成	含量（mg/100g）	氨基酸组成	含量（mg/100g）	氨基酸组成	含量（mg/100g）
						脯氨酸	3242	酪氨酸	1317	丝氨酸	3579
谷氨酸	5316	胱氨酸	3934	异亮氨酸	2853
						缬氨酸	5246	蛋氨酸	583	苯丙氨酸	2218
天门冬氨酸	2963	色氨酸	2891	赖氨酸	2134
						甘氨酸	4752	羟-L-脯氨酸	1829	苏氨酸	2217
亮氨酸	4316	丙氨酸	3749	组氨酸	964

羽毛经微波膨化和角蛋白酶水解后转化为复合氨基酸的效率用以下方法测定：用甲醛滴定法测定氨基酸含量(GB5009.39-85)，样品取自经脱异味脱色处理后的酶解过滤液；羽毛中的总氮用凯氏定氮仪测定(GB5009.5-85)。以复合氨基酸转化率作为衡量羽毛经微波膨化和角蛋白酶水解处理后转化程度的指标。复合氨基酸转化率(%)=氨基酸态氮/总氮×100。经测定复合氨基酸转化率为68.4％。

Claims (5)

1.一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法，先将家禽羽毛洗涤干燥、剪切粉碎预处理、其特征在于：剪切粉碎后再采用微波膨化与蛋白酶酶解结合法，再采用活性炭脱腥脱异味脱色处理，经过过滤、浓缩、高速离心喷雾干燥最终生产出复合氨基酸，其生产工艺流程如下：

1）将预处理后的粉碎羽毛原料送进微波膨化机，进行微波膨化处理；

2）将膨化处理好的原料送进酶水解灌，按原料与水的比重1:3-1:5的比例注入水，并调节溶液PH值至7.0-8.5；

3）按羽毛原料重量的0.2％-0.5％向酶水解灌加入角蛋白酶制剂，控制温度45℃-60℃，进行酶解反应3-5h；

4）酶解反应完成后加热使温度上升至100℃并保温8-10分钟，使酶失活；

5）待温度降至60℃左右时，加入2％活性炭进行脱异味、脱色处理，完成后进行过滤；

6）对上述滤液PH值调节至7.0，然后进行连续浓缩，当水分降至45％左右时，送进高速离心喷雾干燥机进行喷雾干燥，即得本发明产品羽毛复合氨基酸。

2.如权利要求1所述的一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法，其特征在于：所述的微波膨化处理的控制温度为（160±5）℃、压力1.0-1.3MPa，时间为30-60秒。

3.如权利要求1所述的一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法，其特征在于：所述家禽羽毛为鸡羽毛、鸭羽毛、鹅羽毛、鸵鸟羽毛、山鸡羽毛、鹌鹑羽毛或者其他禽类羽毛。

4.如权利要求1所述的一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法，其特征在于：角蛋白酶加入量为羽毛原料重量的0.2％-0.5％，酶解反应的温度控制在45℃-60℃，反应时间为3-5h。

5.如权利要求1所述的一种以家禽羽毛为原料生产复合氨基酸的方法，其特征在于：高速离心喷雾干燥机的入口温度为240℃，出口温度90℃，转速18000rmp。