利用膨化-酶解组合技术制备鸡羽毛蛋白粉

目饲斟饔源开发及利用　２０１２，Ｎｏ．　搏ＣＥＲＥ　ＡＬ　Ｆ饲ＥＥＤ髓ＮＤ工ＵＢＴ　ＲＹ　＆　ｌ　—　

利用膨化一酶解组合技术制备鸡羽毛蛋白粉　

谢蓝华　，张相生　，张嘉怡　，杨公明　，杜　冰　

（１．华南农业大学食品学院，广东广州　５１０６４２；２．河南大用集团，河南郑州４５６７６１）　

摘　要：以废弃鸡羽毛为试验材料，对膨化一酶解组合技术制备鸡羽毛蛋白粉中的酶解工艺参数进行了研究。考　

察料液比、酶解温度、酶添加量、酶解ｐＨ值和酶解时间５个单因素对鸡羽毛可溶性蛋白质含量的影响；在单因素　

试验的基础上，选择４因素４水平进行正交试验优化工艺参数。结果表明：鸡羽毛经膨化预处理后，在最优酶解　

条件下，即料液比１：２、酶解ｐＨ７．０、酶解温度７０￣Ｃ、酶添加量０．５　和酶解时间２４　ｈ时，鸡羽毛可溶性蛋白质质　

量分数达４１．２　，比未作任何处理的提高了９．５１倍。　

关键词：膨化；酶解；组合技术；鸡羽毛；蛋白粉；饲料　

中图分类号：Ｓ８１６．３５；Ｓ８１６．４８　文献标志码：Ａ　文章编号：１００３—６２０２（２０１２）０７—００５２—０４　

Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｐｏｗｄｅｒ　ｏｆ　ｃｈｉｃｋｅｎ　ｆｅａｔｈｅｒｓ　ｂｙ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ—ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ　

Ｘｉｅ　Ｌａｎｈｕａ　，Ｚｈａｎｇ　Ｘｉａｎｇｓｈｅｎｇ　，Ｚｈａｎｇ　Ｊｉａｙｉ　，Ｙａｎｇ　Ｇｏｎｇｍｉｎｇ　，Ｄｕ　Ｂｉｎｇ　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ，Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６４２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｈｅｎａｎ　Ｄｏｙｏｏ　Ｇｒｏｕｐ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５６７６１．Ｃｈｉｎａ）　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ－ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ　ｉｎ　ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｐｏｗｄｅｒ　ｏｆ　ｃｈｉｃｋｅｎ　ｆｅａｔｈｅｒｓ　ｗａｓ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｆｉｖｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｐｏｗｄｅｒ　ｔｏ　ｌｉｑｕｉｄ，ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｅｎｚｙｍｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ　ｐＨ　ａｎｄ　ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｃｈｉｃｋｅｎ　ｆｅａｔｈｅｒｓ　ｗｅｒｅ　ｅｘｐｌｏｒｅｄ　ｂｙ　ｓｉｎｇｌｅ—ｆａｃｔｏｒ　ａｎｄ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｔｅｓｔ．　Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ａｓ　ｔｈａｔ：ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｐｏｗｄｅｒ　ｔｏ　ｌｉｑｕｉｄ　ｏｆ　１：２，ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　７０℃，ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ　ｐＨ７．０，ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　２４　ｈ，ｅｎｚｙｍｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　０．５　，ｔｈｅ　ｓｏｌｕｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎ—　ｔｅｎｔ　ｏｆ　ｃｈｉｃｋｅｎ　ｆｅａｔｈｅｒｓ　ｗａｓ　ｕｐ　ｔｏ　４　１．２　，ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　９．５　１　ｔｉｍｅｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｂｌａｎｋ　ｇｒｏｕｐ．　ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｅｘｐａｎｓｉｏｎ；ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ；ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｃｈｉｃｋｅｎ　ｆｅａｔｈｅｒｓ；ｐｒｏｔｅｉｎ　ｐｏｗｄｅｒ；ｆｅｅｄ　

随着我国饲养业的不断发展，每年废弃的家禽　羽毛达数百万吨－】］。据报道　］，鸡羽毛中羽毛蛋白　

质质量分数高达８５　～９０　。鸡羽毛的主要成分　

为角蛋白，角蛋白是一种交联的难溶物质，难被普通　

动物的胃蛋白酶消化，必须通过化学手段加工处理　

使角蛋白形态发生改变，方可加以综合利用。目前　

主要处理方法有高压水锯法、高温酸碱水解法、酶水　

解法、微生物发酵法、膨化碱水解法，这些方法存在　

设备要求高、氨基酸损伤严重、酶制剂成本高、菌种　筛选难等缺陷＿３＇５＿。本研究采用膨化技术对鸡羽毛　

预处理后，以可溶性蛋白质为考察指标，探求膨化一　

酶解组合技术制备羽毛粉的最佳工艺条件，为家禽　

羽毛的综合利用提供一种新途径。　

１材料与方法　

１．１　试验材料　鸡羽毛、胰蛋白酶Ａｌｃａｌａｓｅ（比活力　

２　５００　Ｕ／ｍｇ）。　

硼酸、盐酸、浓硫酸、甲基红、硫酸钾、硫酸铜、氢　

氧化钠和溴钾酚绿，均为分析纯。　

１．２试验设备　

ｓＰＪ一４Ｏ双螺杆挤压膨化机，ＬＧ１０—２．４Ａ离　

心机，ＱＴＳ一２５质构仪，ＤＺＫＷ一４水浴锅，ＹＱＳ粉　

碎机，ＰＨＳ一３Ｃ型ｐＨ计，ＡＴＮ一３００型全自动凯　

氏定氮仪，ＹＣ一０１５微型实验室喷雾干燥机。　

１．３试验方法　

１．３．’１工艺流程　

鸡羽毛一烘干一清杂一膨化一粉碎一酶解一浓　

缩一喷雾干燥一鸡羽毛蛋白粉　

１．３．２膨化工艺参数　

参照文献［６］设置膨化工艺参数为：鸡羽毛的水　

分含量１８　～２０　，转速１８０～２００　ｒ／ｒｎｉｎ，温度　

收稿日期：２０１卜１Ｏ一１２；修回日期：２０１２－０６　２９　作者简介：谢蓝华（１９８７一），男，硕士研究生，研究方向为食品生物技术与微生物。　通讯作者：杜　冰（１９７３一），男，副教授，主要从事食品生物技术方面的研究。

　谢蓝华等：利用膨化一酶解组合技术制备鸡羽毛蛋白粉／２ｏ１２年簟７期　

１６Ｏ～１６５　ｏＣ，压力ｏ．４～ｏ．５　ＭＰａ；膨化预处理后的　

鸡羽毛用作酶解试验的材料。　

１．３．３鸡羽毛膨化前后感官评价　

取烘干的鸡羽毛和膨化后的鸡羽毛两份，分别　

对其色泽、滋味、质构、形态等进行感官评定分析。　

１．３．４鸡羽毛膨化前后硬度测定　

取一片烘干的鸡羽毛，采用ＱＴＳ一２５质构仪参　

考文献［７］进行硬度测定，重复上述操作３次，硬度　

指标取平均值，比较膨化前后鸡羽毛的硬度变化。　

１．３．５　总蛋白质和可溶性蛋白质含量测定　

采用常量凯氏定氮法（ＧＢ　５００９．５—２０１０）。　

２结果与分析　

２．１　鸡羽毛膨化前后的感官特性分析　

膨化前的鸡羽毛色泽灰褐、质构柔韧、腥臭味　

浓、组织致密、形状纤细；膨化后的鸡羽毛色泽土黑、　

淡焦香味，外观上呈疏松多孔状结构，表面积急剧增　

大，质构酥脆，羽毛的硬度由膨化前的１６４．７　Ｎ减至　

膨化后的１６０　Ｎ，降低了２．８５％，脆性增加，也有利　

于提高吸水性能和改善饲用口感。　２．２鸡羽毛膨化前后总蛋白质和可溶性蛋白质含　

量的变化　

鸡羽毛膨化前后总蛋白质和可溶性蛋白质含量　

的变化，见图１、图２。　

墨　

蜓　皿　

：Ⅱ　

膨化前　膨化后　图１膨化前后鸡羽毛总蛋白质含量变化　

膨化前　膨化后　图２膨化前后鸡羽毛可溶性蛋白质含量变化　比较图ｌ和图２可知，未经膨化预处理的鸡羽　囝　

毛总蛋白质质量分数达８３．０　，经膨化预处理后的　

鸡羽毛总蛋白质质量分数为７４．２　，总蛋白质含量　降低了ｉｏ．６　ｏＡ；膨化后的可溶性蛋白质含量由膨化　

前的３．９２　９／５提高到１４．１１　。　

２．３　酶解工艺单因素试验结果　

２．３．１　酶添加量对可溶性蛋白质含量的影响　

精确称取５Ｏ．００　ｇ膨化处理后的鸡羽毛粉末　

６份于５００　ｍｌ烧杯中，分别加入蒸馏水１５０　ｍｌ，搅　

拌均匀后，调节溶液ｐＨ值至７，依次在６个烧杯中　

添加酶量为０．０　、０．５　、１．０　、１．５　、２．０　和　

２．５　后，同时放到温度为６５℃恒温水浴锅中酶解　

２４　ｈ，取出后立即沸水灭酶１０　ｍｉｎ，冷却离心后测定　

可溶性蛋白质的含量，考察不同酶添加量对可溶性　

蛋白质含量的影响，见图３。　

酶添加量／％　图３　酶添加量对可溶性蛋白质含量的影响　

如图３所示，在不添加酶的条件下，可溶性蛋白　

质质量分数为１４．１２　。当酶添加量在０　～０．５　

时，可溶性蛋白质含量随酶添加量的增加呈线性增　

长趋势，最大值３Ｏ．５　。酶添加量大于０．５　９／６后，可　

溶性蛋白质含量随酶添加量的增加而保持稳定；可　

能是由于底物含量不足，在酶添加量为０．５　９／６时，底　

物已经彻底水解，再添加酶对可溶性蛋白质含量的　

影响不大。因此本试验把酶的添加量定为０．５　。　

２．３．２酶解温度对可溶性蛋白质含量的影响　

精确称取５Ｏ．００　ｇ经膨化处理后的鸡羽毛粉末　

６份于５００　ｍｌ烧杯中，分别加入蒸馏水１５０　ｍｌ，搅拌　

均匀后，调节溶液ｐＨ值至７，添加酶量为１．０　，依次　

放到温度设置为５Ｏ、５５、６０、６５、７０和７５℃的恒温水浴　

锅中酶解２４　ｈ，取出后立即沸水灭酶１０　ｒａｉｎ，冷却离　

心后测定可溶性蛋白质的含量，考察不同酶解温度对　

可溶性蛋白质含量的影响，见图４。　

由图４可知，酶解温度在５０～６５℃时，可溶性　

蛋白质含量总体上呈现上升趋势；当酶解温度为　

６５℃时，可溶性蛋白质的含量最高，质量分数达到　

３Ｏ．３　。但随着酶解温度的进一步升高，可溶性蛋　

白质含量大幅度下降，表明高温对酶的活性有很大　

影响。因此，试验选取酶解温度范围为５５～７０℃。　＿ｃ　埔Ｈ　

＼鼎求删　峰　瓤　雉口　目　

、、　辐　

删　蝗　

皿　趟　艇　詹　谢蓝华等：利用膨化一酶解组合技术制备鸡羽毛蛋白粉／２０１２年■７阴　

酶解温度／℃　图４酶解温度对可溶性蛋白质含量的影响　２．３．３酶解ｐＨ值对可溶性蛋白质含量的影响　

精确称取５０．００　ｇ膨化处理后的鸡羽毛粉末　

６份于５００　ｍｌ烧杯中，分别加入蒸馏水１５０　ｍｉ，搅　

拌均匀后，依次调节溶液ｐＨ值为６．０、６．５、７．０、　

７．５、８．０和８．５后，添加酶量为１．０　，放到温度设　

置为６５℃的恒温水浴锅中酶解２４　ｈ，取出后立即沸　

水灭酶１０　ｍｉｎ，冷却离心后测定可溶性蛋白质含　

量，考察不同酶解ｐＨ值对可溶性蛋白质含量的影　

响，见图５。　

乎　

皿删　整　蝗　Ⅲ　踟　

缝　

酶解ＤＨ值　图５酶解ｐＨ值对可溶性蛋白质含量的影响　由图５可见，可溶性蛋白质含量随酶解ｐＨ值　

的变化呈抛物线，在ｐＨ６～７．２５时，可溶性蛋白质　

含量随酶解ｐＨ值的增大而增加；在ｐＨ７．２５～８．５　

时，可溶性蛋白质含量随酶解ｐＨ值的增大而降低。　

因此，试验选择酶解ｐＨ值范围为６．５～８．０。　

２．３．４酶解时间对可溶性蛋白质含量的影响　

精确称取５０．００　ｇ膨化处理后的鸡羽毛粉末　

６份于５００　ｍｌ烧杯中，分别加入蒸馏水１５０　ｍｌ，搅　

拌均匀后，调节溶液ｐＨ值至７．０后，添加酶量为　

１．０　，放到温度设置为６５℃的恒温水浴锅中依次　

酶解６、１２、１８、２４、３０和３６　ｈ，取出后立即沸水灭酶　

１０　ｍｉｎ，冷却离心后测定可溶性蛋白质含量，考察不　

同酶解时间对可溶性蛋白质含量的影响，见图６。　

如图６所示，酶解时间在６～１２　ｈ时，可溶性蛋　

白质含量增长趋势缓慢；酶解时间在１２～１８　ｈ时，　

可溶性蛋白质含量的增长趋势明显。随着时间的不　断延长，可溶性蛋白质含量变化不大，主要是因为酶　解时间在１８　ｈ时酶解反应充分，延长酶解时间对可　

溶性蛋白质含量影响不明显。因此，试验选择酶解