鸡羽毛的生物转化

《饵斟工业》・２００６年第２７■啊７期　摘　要　从自然界中分离了一种可以降解鸡羽毛粉中角质蛋白的菌种，纯化后菌种中有较强的　蛋白质分解能力。生物转化后的羽毛粉氨基酸含量充足，蛋白质的表观消化率达到９１．０８％，蛋白质的　生物学价为８３．７９％。该菌种不产毒素，动物可以安全饲用。生物转化后的羽毛粉可以替代豆粕、鱼粉等　饲料蛋白质，是一种新型、优质的饲料蛋白源。　关键词　羽毛；羽毛粉；生物转化　中图文分类号￥８１６．４　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ　ｏｆ　ｃｈｉｃｋｅｎ　ｆｅａｔｈｅｒ　Ｚｈａｎｇ　Ｆｅｎｇｑｉｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｘｉｎ，Ｘｉｅ　Ｃｏｎｇｌｉｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｅ　ｔｈｅ　ｈｏｒｎｙ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｏｆ　ｃｈｉｃｋｅｎ　ｆｅａｔｈｅｒ　ｍｅａｌ　ｗａｓ　ｅｘｔｒａｃｔｅｄ．Ｉｔ　ｈａｓ　ａ　ｂｅｔｔｅｒ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｔｏ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ａｆｔｅｒ　ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄｓ　ｉｓ　ｅｎｏｕｇｈ，ｅｆｆｉ—　ｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ　ｉｓ　９１．０８％，ｂｉｏｌｏｇｙ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｉｓ　８３．７９％．Ｔｈｅ　ｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｗｉｌｌ　ｎｏｔ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｔｏｘｉｎ，　ａｎｄ　ｃａｎ　ｂｅ　ｅａｔｅｎ　ｂｙ　ａｎｉｍａｌｓ．Ｃｈｉｃｋｅｎ　ｆｅａｔｈｅｒ　ｍｅａｌ　ｃａｎ　ｒｅｐｌａｃｅ　ｔｈｅ　ｓｏｙｂｅａｎ　ｍｅａｌ　ａｎｄ　ｆｉｓｈ　ｍｅａｌ，ｉｓ　ａ　ｎｅｗ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｆｅｅｄｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｉｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｆｅａｔｈｅｒ；ｆｅａｔｈｅｒ　ｍｅａＩ；ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　

我国禽类羽毛资源每年有几十万吨，家禽的羽毛　大部分被用来生产羽绒制品，下脚料羽梗经过简单的　加工后制成羽毛粉添加到饲料中，以提高饲料粗蛋白　的含量Ｉ１　Ｊ．但是羽毛粉产量很低，绝大部分羽毛没有得　到充分利用而浪费掉了，这既浪费资源又污染环境。　禽类羽毛中的蛋白质主要由角质蛋白构成，也含有维　生素Ｂ　：和一些未知的生长因子。其粗蛋白含量高达　８５％　９０％，胱氨酸含量高达４．６５％，羽毛蛋白中除赖　氨酸、蛋氨酸的含量明显较低外，其它动物必需氨基　酸的组成略高于鱼粉圜。羽毛蛋白质是一种不溶性蛋　白质。蛋白质骨架的内部的肽链之间形成许多呈索状　结构的二硫键，阻碍了蛋白水解酶的作用，畜禽对这　种蛋白质的消化吸收率很低，这些阻碍了其开发利　用。因此。寻求一种科学的加工方法，破坏角质蛋白的　空间结构，提高羽毛蛋白质的消化吸收率是国内外研　究的热点。Ｗｉｌｌｉａｍｓ等报道，嗜热地衣形杆菌（ＰＷＤ—ｌ　株１能发酵羽毛并将羽毛转变为部分水解的产物，其　营养价值和饲用大豆蛋白质相当。与经过热压处理的　

张凤清，长春工业大学生物工程学院，副教授，１３００１２，吉　林省长春市延安大路１７号。　张昕，吉林粮食高等专科学校。　解丛林，单位及通讯地址同第一作者。　收稿日期：２００６—０１—１３　

羽毛粉进行厌氧发酵后，可产生大量的氨基酸和小　肽　如此处理后的羽毛粉按５％添加于日粮食中不影　响饲喂效果，且降低了成本。　另有报道。从土壤中分离出的费氏链霉菌和细霉　菌．从动物和人体皮肤病灶处分离出的皮真菌——颗　粒发癣菌分泌的酶可分解角质蛋白，经处理后的角质　蛋白再经胃蛋白酶水解即可制得消化率较高的产品。　本文通过大量实验得到了可以降解角质蛋白的　菌种．经过微生物转化后的羽毛粉很容易被动物消化　吸收。生物转化后的羽毛粉是一种新型的饲料蛋白质　资源。这不但降低了养殖成本，而且还使羽梗得到了　综合利用。羽毛粉生物转化技术的研究，在畜牧生产　中具有广泛的应用前景和实用价值。　１　实验材料与仪器设备　１．１实验羽毛　羽毛由长春市德大肉鸡屠宰场提供；昆明种小鼠　４０只，雌雄各半，体重为（２０￣２）ｇ，由长春高新医学动　物实验研究中心提供，合格证号为Ｏ５ｏｏ０５。　１．２试剂　氢氧化钠（分析纯试剂）、氯化纳（分析纯试剂）、　氯化钾（分析纯试剂）、磷酸氢二钾（分析纯试剂）、硫　酸镁（分析纯试剂）、硫酸亚铁钱（分析纯试剂）、硝酸　铵（分析纯试剂）、二甲苯（分析纯试剂）、蔗糖（分析纯　试剂）、葡萄糖（分析纯试剂）、乙醇（分析纯试剂）、番　

维普资讯 http://www.cqvip.com 张凤清等：鸡羽毛的生物转化　红花红（生物染色剂）、结晶紫（生物染色剂）、琼脂（生　化试剂）、牛肉膏（生化试剂）、牛肉蛋白胨（生化试　剂）、香柏油。　１．３实验仪器设备　光学显微镜（ＣＨＫ２一Ｆ—ＧＳ）、电热恒温鼓风干燥　箱（ＺＢＹ１４９—８３）、电热恒温培养箱（ＨＨ．Ｂ１１．５００）、电　热恒温培养箱（ＨＧ３０３—４Ｋ）、调温调湿箱（ＤＬ３０２型）、　电子调节万用炉（２２０Ｖ—ＡＣ：０～１　０００Ｗ）、煤电两用手　提式灭菌消毒器（ＳＹＱ—ＭＤＸ一２８０型）、电冰箱、天平、　凯氏定氮仪。　２实验方法　２．１微生物转化羽毛工艺路线　自然界菌种一分离、纯化一扩大培养一优良菌种　上　羽毛一浸泡一常压蒸煮一冷却一接茵　』　产品性能表征一干燥一成熟一开放培养　２．２培养基配方　①斜面培养基：牛肉膏３ｇ、蛋白胨１０ｇ、氧化钠　５ｇ、琼脂１５￣２０ｇ、水ｌ　０００ｍｌ，灭菌条件为１２１￣Ｃ、２０—　３０ｒａｉｎ；　②菌种筛选培养基：水解羽毛粉１５ｇ、糖６ｇ、氯化　钠３ｇ、琼脂１５￣２０ｇ、水１　０００ｍｌ、温度３６￣Ｃ，灭菌条件　为１２１ｏＣ、２０—３０ｒａｉｎ：　③富集培养基ｌ３１：水解羽毛粉１５ｇ、玉米秸秆粉　１５ｇ、水１　０００ｍｌ、温度３６￣Ｃ，灭菌条件为１２１　ｏＣ、２０　３０ｒａｉｎ；　④鸡羽毛无糖培养基：羽毛８０ｇ、蒸馏水２００ｍｌ，　灭菌条件为１２１ｏＣ、２０～３０ｍｉｎ：　⑤鸡羽毛含糖培养基（优化培养基）：羽毛８０ｇ、蒸　２．３．２　富集培养　将选取的目的菌种接入富集培养基中。放入恒温　培养箱中在（３６￣１）℃的条件下培养３ｄ。选取生长旺　盛、菌落大、对培养基降解效果好、利用率高的菌种。　２．３．３纯化［４／　取增殖后的含菌样品２５ｍｌ放人２２５ｍｌ无菌水　中，摇匀，制成菌悬液，使细胞均匀地悬浮于无菌水　中，再进行１０　、１０　、１０　、ｌ０　、ｌ０　、ｌ０　六个不同浓度　梯度的稀释。将富集菌种在菌种筛选培养基表面按平　板划线分离方法划线分离。培养２ｄ左右．挑取所需单　菌落Ａ。于无糖羽毛培养基一Ｌ继续培养。　２．４显微镜检测　对纯化后的单菌落进行革兰氏染色并在显微镜　下进行形态观察。　２．５菌株对羽毛生物转化能力考察　将纯化后菌种Ａ　和颗粒发癣菌Ｆ（作为对照组）　分别接入羽毛无糖培养基中，以蛋白质转化率和外观　状态为主要考察指标，观察它们对羽毛的降解效果。　２．６葡萄糖对生物转化的影响　将Ａｑ菌种分别接入羽毛无糖培养基和羽毛加糖　培养基中，观察在相同条件下，不同培养基中Ａ。对羽　毛的降解情况。　２．７羽毛粉的性能指标　蛋白质含量测定：凯氏定氮法：　氨基酸测定方法：氨基酸自动分析仪；　蛋白质的消化率和蛋白质的生物学价值（ＢＶ）ｔ５１：　真消化率＝食物氮一（粪氮一粪代谢氮）／食物氮；　蛋白质的生物学价＝氮贮留量／氮吸收量。　２．８羽毛粉的急性毒性试验　２．８．１　口服给药的急性毒性ｆＬＤ钿１试验　馏水２００ｍｌ，灭菌条件为１１３ｏＣ、３０ｍｉｎ。　取小鼠２ｏ只，生物转化羽毛粉用蒸馏水配成　２．３原始菌种筛选方法　５５．５％浓度，小鼠每１０ｇ体重按Ｏ．３ｍｌ（相当于生物转　２．３．１　取样　化羽毛粉１６．７ｇ／ｋｓ）添加量一次性灌胃，然后连续观察　在德大肉鸡屠宰厂存放羽毛的车问寻找已经腐　７ｄ，记录动物死亡数。　败的羽毛，因为其上已经生长了能够初步降解羽毛中　２．８．２小鼠口服最大给药剂量测定　角质蛋白的微生物菌种。　取小鼠２０只。禁食不禁水约１２ｈ，生物转化羽毛　分别取样５Ｏｇ，装入无菌的塑料袋中，扎好，记录　粉以蒸馏水配制成５５．５％浓度（该浓度近似流浸膏，　采样时问、地点、环境情况等以备考证。将选取的腐败　是配制的最高浓度）．按每１０ｇ体重０．３ｍｌ添加量给小　羽毛带回实验室，分成１０组并编号，然后将其放在装　鼠灌胃，ｉ日内给药２次，每次给药间隔６ｈ，用药后　有无菌水的三角瓶中进行培养，培养温度保持在（３６±　动物再连续观察７ｄ，记录动物反应情况，并于第８ｄ处　１）℃。培养ｌ星期后，观察羽毛降解的速度，并且对每　死小鼠，进行剖检。　

一瓶进行氨基酸含量测定，这样根据外观状态和氨基　３　结果与分析　酸含量的高低来选择菌种。　３．１　菌种显微镜形态观察（见图１）　＠　

维普资讯 http://www.cqvip.com 张风清等：鸡羽毛的生物转化　图１　菌种显微镜下形态　所选取的单菌落是由２种细菌互生在一起组成　

的，其中一种是双连杆菌，为嗜热地衣形杆菌，呈革兰　氏阳性；另外一种为枣状短杆菌，呈革兰氏阴性。　３．２菌株对羽毛生物转化能力考察　为了观察Ａ。中的嗜热地衣形杆菌和枣状短杆菌　这两种菌体对羽毛的降解作用的差别。实验对Ａｑ菌　种进行了分离和纯化。得到了单一的嗜热地衣形杆　菌菌种和枣状短杆菌菌种。将Ａ。菌种、单一嗜热地衣　形杆菌菌种、枣状短杆菌菌种和商品菌种——颗粒发　癣菌Ｆ（作为对照组）分别接入完全相同的羽毛无糖　培养基中，观察它们对羽毛的降解效果，试验结果见　表１　．　

表１三种茵对羽毛的降解效果　

由表１知．单一菌种中的任何一种都对羽毛有降　解作用，其中嗜热地衣形杆菌对羽毛的降解速度要略　高于枣状短杆菌，但是它们两种中的任何一种对羽毛　的降解效果和降解率都不如它们混合在一起时的效　果好。因此，最终确定混合菌种Ａ　即是所要寻找的可　以降解羽毛的理想微生物菌种。它可以在很短的时间　内完成对羽毛的生物转化，菌种Ａ　所分泌的酶可以　将羽毛角质蛋白中的二硫化物键破坏，使羽毛中的角　质蛋白降解为容易被动物消化吸收的蛋白质和氨基　酸，从而大大提高了羽毛粉的饲用价值，变废为宝，使　用廉价羽毛粉代替鱼粉和豆粕添加到禽类饲料中成　为了可能。　３－３葡萄糖对生物转化的影响　将Ａ。菌种分别接入羽毛无糖培养基和羽毛加糖　培养基中各１瓶，观察在相同条件下不同培养基中Ａ　对羽毛的降解情况。发现加糖羽毛培养基中的菌体比　无糖羽毛培养基中的菌体生长旺盛．对降解速度要高　于无糖培养基中的菌体，并且加糖培养基内的降解羽　毛粉颜色较好。由此说明。在羽毛中添加一定量的葡　萄糖对羽毛的生物转化是十分有利的。　３．４生物转化羽毛粉的测定指标　①氨基酸含量的测定（见表２）；　②微量元素含量的测定（见表３）；　③蛋白质的消化率可以达到９１．０８％，ＢＶ为８３．７９％。　３．５急性毒性试验结果　３．５．１　口服给药的急性毒性ｆＬＤ　试验　给小鼠一次性灌５５．５％浓度的生物转化羽毛粉，　观察７ｄ，动物无一死亡，故ＬＤ∞无法测出，未进行分　组继续试验。　３．５．２　口服最大给药剂量测定　７ｄ连续观察．外观检查未见异常情况，于第８ｄ处　死动物．剖检亦未见组织和脏器有器质性改变。故限　于给药浓度和给药容积，测得小鼠灌胃生物转化羽毛　粉最大给药剂量为３３．３ｇ／ｋｇ。　该种微生物不会在代谢过程中产生对动物有侵　害作用的毒素，动物可以安全饲用。