CN115161368A - 一种将废弃羽毛直接生物转化成饲料蛋白粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将废弃羽毛直接生物转化成饲料蛋白粉的方法。该方法包括以下步骤：1)制备羽毛粉培养基，2)制备羽毛水解物，3)制备支持介质，4)制备固定微生物的支持介质，5)制备降解物，6)将降解物直接造粒，得到饲料蛋白粉。采用本发明方法制备得到的饲料蛋白粉的总蛋白含量为75％，可溶性蛋白含量为55％，胃蛋白酶消化率为93％，含有的芽孢杆菌数为10⁸CFU/g。本发明中的蛋白粉全部由废弃物转化所得，成本远低于现有市售的饲料蛋白粉，且富含动物益生菌，可以用于高端饲料的制备，具有广阔的应用前景。

Description

一种将废弃羽毛直接生物转化成饲料蛋白粉的方法

技术领域

本发明属于饲料技术领域，具体涉及一种将废弃羽毛直接生物转化成饲料蛋白粉的方法。

背景技术

随着全球人口的增长以及经济的发展，人们对家禽类产品的需求与日俱增。而羽毛作为禽畜业的副产物，其产量也逐年增加。羽毛富含80％以上的蛋白质以及其它金属离子如铁、铜等，具有极高的利用价值。因此，合理利用羽毛类副产品，不仅可以减轻环境污染，还可以为家禽业提供新的经济增长点，从而在保护生态环境的同时，实现畜禽业的绿色可持续发展。

将废弃羽毛进行处理后用作饲料或饲料添加剂，是一种针对羽毛的高价值利用方式，这种变废为宝的方式能有效节约用于饲料的粮食，从而缓解粮食危机。目前，大部分羽毛仅经过粉碎、加热、膨化等简单处理，就添加到饲料中。然而，这样的饲料很难被动物消化吸收，一般消化吸收率在30％以下，因为羽毛结构稳定，其富含的角蛋白含有大量二硫键，稳定性极高，不易被动物体内一般的蛋白酶所降解，简单的物理处理很难破坏其结构。研究表明，自然界中的某些微生物，如芽孢杆菌，曲霉等，能够将羽毛降解并转化为氨基酸和多肽，从而提高羽毛的利用效率和消化吸收率。羽毛的降解效率与微生物分泌的角蛋白酶有关，然而利用微生物对羽毛的降解，并将降解产物转化为高蛋白动物饲料添加剂是实现有机废弃物高值化利用的重要途经。这一策略即可减少羽毛对环境的影响，又为畜禽业提供了高质量的饲料添加剂。

目前，能高效将羽毛降解为蛋白粉的研究极少。在相关报道中，通常先采用高压膨化的方式处理羽毛，然后通过加入酸碱和不同的酶制剂来降解羽毛。此工艺较复杂、条件不温和、成本高，且蛋白粉产品难免有酸碱残留，很难用于高端饲料产品。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明旨在通过微生物转化法将废弃羽毛降解并用于饲料蛋白粉的生产，由此建立一套同时适于废弃羽毛处理和饲料蛋白粉生产的固态发酵工艺。本发明涉及的工艺简单，生产成本低，且蛋白粉产品富含益生菌。本发明可以填补养殖业的对饲料需求的空缺，从而可以减少用于饲料的粮食的消耗，在实现资源的循环利用的同时，提高企业的经济效益。

本发明采用技术方案如下：

本发明第一个目的是提供一种将废弃羽毛直接生物转化成饲料蛋白粉的方法，包括以下步骤：

将膨化羽毛粉、NaCl、KH₂PO₄、K₂HPO₄和水混合，加热，得到羽毛粉培养基；往羽毛粉培养基中接入枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌菌液，摇床培养，得到羽毛水解物；将羽毛水解物、膨化羽毛粉和甘蔗糖蜜混匀，静置吸附，得到固定微生物的支持介质；将固定微生物的支持介质与湿化废弃羽毛混合，发酵，得到降解物；将降解物直接造粒，得到饲料蛋白粉。

优选的，所述的方法，包括以下步骤：

(1)将100～200g膨化羽毛粉、0.5～1g NaCl、0.4～0.8g KH₂PO₄、0.3～0.6gK₂HPO₄和0.5～1L水混合，在115～121℃条件下加热15～30min，得到羽毛粉培养基；

(2)将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌菌液接种于羽毛粉培养基中，摇床培养，得到羽毛水解物；

(3)将100～2000g膨化羽毛粉和10～200g甘蔗糖蜜混匀，得到支持介质；

(4)将羽毛水解物和支持介质混匀，静置吸附，得到固定微生物的支持介质；

(5)取200～1000g废弃羽毛，加水湿化，将湿化羽毛与固定微生物的支持介质混合，发酵，得到降解物；

(6)将降解物直接造粒，得到饲料蛋白粉。

优选的，步骤(2)中，所述的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌菌液是生长稳定期的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌菌液。

优选的，所述的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌或解淀粉芽孢杆菌菌液是采用营养肉汁或LB培养基将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌或解淀粉芽孢杆菌培养至稳定期的菌液。

优选的，步骤(2)中，所述的接种的接种量是20～100mL/L，所述的摇床培养是在28～37℃摇床共培养24～72h。

优选的，步骤(4)中，所述的静置吸附是在在28～37℃放置下12～48h，并调整含水量至质量分数10～40％。

优选的，步骤(5)中，所述的加水湿化是调整含水量至质量分数10～50％；所述的发酵是在20～50℃条件下发酵24～96h。

优选的，步骤(6)中，所述的制粒，其粒径为0.3～2.0mm

本发明第二个目的是提供一种按照上述的方法制备得到的饲料蛋白粉。

优选的，所述的饲料蛋白粉的总蛋白含量为75％，可溶性蛋白含量为55％。

优选的，所述的饲料蛋白粉的胃蛋白酶消化率为93％。

优选的，所述的饲料蛋白粉含有的芽孢杆菌数为10⁸CFU/g。

本发明第三个目的是提供所述的饲料蛋白粉在制备益生饲料中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明将废弃羽毛高效降解为可用于饲料生产的蛋白组分，提高了饲料中有机氮的营养成分，实现了废弃羽毛的高值利用。

(2)本发明中，羽毛的降解是在中常温(20～50℃)下，通过利用复合微生物菌群高效、快速(48～96h)好氧发酵、脱水干燥而实现。将所得降解产物用于饲料制备，可使饲料含有高密度和高活性的饲用益生菌，该益生饲料能有效预防畜禽传染病的发生，改善畜禽的健康状况及畜禽产品品质。

(3)本发明所开发的复合微生物菌群及相应的固态发酵工艺适合大规模工业化生产，产业化前景可观。

附图说明

图1是实施例1～2中废弃羽毛的降解并转化为饲料蛋白粉的过程。

图2是对比例1中的市售饲料蛋白粉。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1

一种将废弃羽毛直接生物转化成饲料蛋白粉的方法，包括以下步骤：

1)以每100g膨化羽毛粉计量，加入1g NaCl、0.8g KH₂PO₄、0.6g K₂HPO₄以及1L 蒸馏水，混匀后于121℃条件下加热15min，制成浓度为100g/L的羽毛粉培养基。

2)采用LB培养基分别将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及解淀粉芽孢杆菌培养至稳定期。取枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及解淀粉芽孢杆菌稳定期菌液各50mL，一同加入到步骤1)中的羽毛粉培养基中，于37℃摇床共培养48h，制成羽毛水解物。

3)取400g膨化羽毛粉以及30g甘蔗糖蜜，充分混匀后制成支持介质。

4)将步骤2)中的羽毛水解物与步骤3)中的支持介质充分混匀，在37℃下放置24h，以实现微生物的吸附固定，含水量调整至40％(质量分数)，得到固定微生物的支持介质。

5)取300g废弃羽毛，加水湿化，将含水量调整至40％(质量分数)。将此湿化羽毛与步骤4)中的固定微生物的支持介质混合，于40℃条件下发酵96h以使废弃羽毛降解，得到降解物。

6)将步骤5)中制得的降解物直接造粒，粒径为2.0mm，制成饲料蛋白粉。

实施例2

实施例1的步骤3)改为：取200g膨化羽毛粉以及30g甘蔗糖蜜充分混匀后制成支持介质。其余等同于实施例1，得到饲料蛋白粉。

实施例1～2中废弃羽毛的降解并转化为饲料蛋白粉的过程，见图1。

实施例3

一种将废弃羽毛直接生物转化成饲料蛋白粉的方法，包括以下步骤：

1)以每200g膨化羽毛粉计量，加入0.5g NaCl、0.4g KH₂PO₄、0.3g K₂HPO₄以及1L蒸馏水，混匀后于115℃条件下加热30min，制成浓度为200g/L的羽毛粉培养基。

2)采用营养肉汁分别将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及解淀粉芽孢杆菌培养至稳定期。取枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及解淀粉芽孢杆菌稳定期菌液各100mL，一同加入到步骤 1)中的羽毛粉培养基中，于28℃摇床共培养72h，制成羽毛水解物。

3)取2000g膨化羽毛粉以及200g甘蔗糖蜜，充分混匀后制成支持介质。

4)将步骤2)中的羽毛水解物与步骤3)中的支持介质充分混匀，在28℃下放置48h，以实现微生物的吸附固定，含水量调整至10％(质量分数)，得到固定微生物的支持介质。

5)取1000g废弃羽毛，加水湿化，将含水量调整至50％(质量分数)。将此湿化羽毛与步骤4)中的固定微生物的支持介质混合，于50℃条件下发酵24h以使废弃羽毛降解，得到降解物。

6)将步骤5)中制得的降解物直接造粒，粒径为0.3mm，制成饲料蛋白粉。

实施例4

一种将废弃羽毛直接生物转化成饲料蛋白粉的方法，包括以下步骤：

1)以每100g膨化羽毛粉计量，加入1g NaCl、0.8g KH₂PO₄、0.6g K₂HPO₄以及1L 蒸馏水，混匀后于121℃条件下加热15min，制成浓度为100g/L的羽毛粉培养基。

2)采用LB培养基分别将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及解淀粉芽孢杆菌培养至稳定期。取枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及解淀粉芽孢杆菌稳定期菌液各20mL，一同加入到步骤1)中的羽毛粉培养基中，于37℃摇床共培养24h，制成羽毛水解物。

3)取100g膨化羽毛粉以及10g甘蔗糖蜜，充分混匀后制成支持介质。

4)将步骤2)中的羽毛水解物与步骤3)中的支持介质充分混匀，在37℃下放置12h，以实现微生物的吸附固定，含水量调整至40％(质量分数)，得到固定微生物的支持介质。

5)取200g废弃羽毛，加水湿化，将含水量调整至10％(质量分数)。将此湿化羽毛与步骤4)中的固定微生物的支持介质混合，于20℃条件下发酵96h以使废弃羽毛降解，得到降解物。

6)将步骤5)中制得的降解物直接造粒，粒径为2mm，制成饲料蛋白粉。

对比例1

采用威海润达水产品有限公司生产的高蛋白鱼粉(图2)。

应用例一、

分别检测实施例1～4以及对比例1中蛋白粉的可溶性蛋白含量、总蛋白含量、胃蛋白酶消化率(GB/T 17811-2008)以及芽孢杆菌数。

实施例1～4的饲料蛋白粉中的总蛋白含量高达75％，可溶性蛋白含量达55％，胃蛋白酶消化率消化率高达93％。并且实施例1～4的饲料蛋白粉中含有的芽孢杆菌总菌数高达10⁸ CFU/g。而对比例1的高蛋白鱼粉中，总蛋白含量达65％，可溶性蛋白含量达30％，胃蛋白酶消化率也为93％，但未检测到具有益生作用的芽孢杆菌。由此可见，实施例1～4中制备的饲料蛋白粉，其蛋白总量和可消化利用的蛋白含量相对更高，且富含具有益生作用的芽孢杆菌。本发明中的蛋白粉全部由废弃物转化所得，成本远低于现有市售的饲料蛋白粉，且富含动物益生菌，可以用于高端饲料的制备，具有广阔的应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同含义和范围内的所有变化囊括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种将废弃羽毛直接生物转化成饲料蛋白粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：将膨化羽毛粉、NaCl、KH₂PO₄、K₂HPO₄和水混合，加热，得到羽毛粉培养基；往羽毛粉培养基中接入枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌菌液，摇床培养，得到羽毛水解物；将羽毛水解物、膨化羽毛粉和甘蔗糖蜜混匀，静置吸附，得到固定微生物的支持介质；将固定微生物的支持介质与湿化废弃羽毛混合，发酵，得到降解物；将降解物直接造粒，得到饲料蛋白粉。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将100～200g膨化羽毛粉、0.5～1g NaCl、0.4～0.8g KH₂PO₄、0.3～0.6g K₂HPO₄和0.5～1L水混合，在115～121℃条件下加热15～30min，得到羽毛粉培养基；

(2)将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌菌液接种于羽毛粉培养基中，摇床培养，得到羽毛水解物；

(3)将100～2000g膨化羽毛粉和10～200g甘蔗糖蜜混匀，得到支持介质；

(4)将羽毛水解物和支持介质混匀，静置吸附，得到固定微生物的支持介质；

(5)取200～1000g废弃羽毛，加水湿化，将湿化羽毛与固定微生物的支持介质混合，发酵，得到降解物；

(6)将降解物直接造粒，得到饲料蛋白粉。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌菌液是生长稳定期的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌菌液。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的接种的接种量是20～100mL/L，所述的摇床培养是在28～37℃摇床共培养24～72h。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的静置吸附是在在28～37℃放置下12～48h，并调整含水量至质量分数10～40％。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述的加水湿化是调整含水量至质量分数10～50％；所述的发酵是在20～50℃条件下发酵24～96h。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(6)中，所述的制粒，其粒径为0.3～2.0mm。

8.一种按照权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的饲料蛋白粉。

9.权利要求8所述的饲料蛋白粉在制备益生饲料中的应用。

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