本发明属于蛋白质饲料技术领域，具体涉及一种高效率酶解羽毛粉及其制备方法。
背景技术：
我国是一个蛋白资源缺乏的国家，常规饲料的蛋白原料，包括豆粕、鱼粉等，主要依赖进口，且价格昂贵，迫切需要寻找质优价廉的新蛋白原料。羽毛中粗蛋白含量在80％以上，氨基酸含量在70％以上，含多种动物所需要的必需氨基酸，但是，羽毛蛋白是一种高度交联的二硫键构成的角蛋白，不容易被胃蛋白酶，胰蛋白酶等一般蛋白酶降解，因此难以被动物直接消化利用，需进行特殊加工处理。
目前羽毛粉常用的处理方法有：高温高压水解法、酸碱化学水解法以及角蛋白酶降解法。高温高压水解法的原理是利用特殊温度、压力条件使羽毛水解为可溶性多肽或寡肽混合物，但此法氨基酸破坏严重，生物效价低。酸碱化学水解法，即分别利用酸、碱对羽毛进行处理，此法工艺繁杂，生产过程设备易腐蚀，对环境污染严重，产品盐分含量较高，影响适口性。高温高压水解法和酸碱化学水解法这两种方法生产的产品颜色呈棕黑色，有难闻腥臭味，加入饲料中影响动物采食量，消化率也偏低，最高只能达到75％。角蛋白酶降解法，即在一定温度及ph值下利用角蛋白酶对羽毛角蛋白进行水解，从而得到需要的多肽、小肽、氨基酸产物。此法反应条件较温和，生物学效价较高，但加水量较大，后续干燥较困难，且所得产品气味仍然不理想。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高消化率酶解羽毛粉，使用该高消化率酶解羽毛粉制备的动物饲料的动物消化率高且适口性好。
本发明的另一个目的是提供一种高消化率酶解羽毛粉的制备方法。
为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：高消化率酶解羽毛粉制备方法，包括以下步骤：
1)羽毛预处理：取羽毛，按照羽毛与水的重量比为1:0.4～1:3的比例混合后进行蒸煮，蒸煮温度为100～200℃，蒸煮压力为80～500kpa，蒸煮时间为0.3～3h；
2)羽毛酶解：取蒸煮后的羽毛，按照羽毛重量0.3～2％的比例加入10～50万酶活力单位的角蛋白酶进行酶解，酶解温度为50～70℃，酶解ph为7～9，酶解时间为12～36h；
3)羽毛发酵：将步骤2)中酶解后的羽毛冷却至20～40℃，按照菌种占羽毛重量的0.1～0.5％的比例接入地衣芽孢杆菌、酵母菌或植物乳酸菌中的一种、两种或三种并将含水质量调节至50～70％后进行发酵，发酵温度为20～40℃，发酵ph为5～7，发酵时间为24～72h，即得。
进一步地，所述高消化率酶解羽毛粉制备方法还包括以下步骤：将步骤3)中发酵后的羽毛烘干至含水质量在12％以下，后进行粉碎，粉碎后过60～100目筛。
进一步地，所述地衣芽孢杆菌、酵母菌以及植物乳酸菌的菌种的菌株保藏编号分别为cicc24236、cicc1015以及cicc21790，保藏地点为中国工业微生物菌种保藏管理中心。
进一步地，所述地衣芽孢杆菌种子液的制备方法为：取蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，nacl5.0g，加水定容至1000ml，将ph调节至7.0，在121℃条件下灭菌20～30min，冷却至25～30℃，接种地衣芽孢杆菌菌种后，在120～160rpm、37℃的摇床上培养18～20h，即得地衣芽孢杆菌种子液。
进一步地，所述地衣芽孢杆菌二级菌种制备方法包括以下步骤：取豆粕粉、玉米粉，加水混匀，豆粕粉、玉米粉以及水的重量比为7:3:4；然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在120～125℃条件下灭菌0.5～1h，冷却至30～40℃，之后接种地衣芽孢杆菌种子液，每kg的豆粕粉、玉米粉和水的混合物中接种的地衣芽孢杆菌种子液的体积为20～25ml，铺成2～10cm厚，30～40℃培养18～24h，即得地衣芽孢杆菌二级菌种。
进一步地，所述酵母菌种子液的制备方法为：取13.1g麦芽膏粉，加水定容至1000ml，在115℃条件下灭菌15min后接种酵母菌，在120～160rpm、28℃的摇床上培养18～20h，即得酵母菌种子液。
进一步地，所述酵母菌二级菌种的制备方法包括以下步骤：取豆粕粉、玉米粉，加水混匀，豆粕粉、玉米粉以及水的重量比为6:4:4；然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在120～125℃条件下灭菌0.5～1h，冷却至25～30℃，之后接种酵母菌种子液，每kg的豆粕粉、玉米粉和水的混合物中接种的酵母菌种子液的体积为70～75ml，铺成2～10cm厚，25～30℃培养18～24h，即得酵母菌二级菌种。
进一步地，所述植物乳酸菌种子液的制备方法为：取10.0g的酪蛋白胨，10.0g的牛肉膏，5.0g的酵母粉，5.0g的葡萄糖，5.0g的乙酸钠，2.0g的柠檬酸二铵，1.0g的吐温80，2.0g的k2hpo4，0.2g的mgso4.7h2o，0.05g的mnso4.h2o，20.0g的caco3，加水定容至1000ml，将ph调整到6.8，121℃灭菌15～20min，冷却至28～30℃，接种植物乳杆菌，在120～160rpm、37℃的摇床上培养18～20h，即得植物乳酸菌种子液。
进一步地，所述植物乳杆菌二级菌种的制备方法为：取豆粕粉、玉米粉，加水混匀，豆粕粉、玉米粉以及水的重量比为6:4:4；然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在120～125℃条件下灭菌0.5～1h，冷却至30～32℃，接种植物乳酸菌种子液，每kg的豆粕粉、玉米粉和水的混合物中接种的植物乳酸菌种子液的体积为70～75ml，30～32℃培养18～24h，即得植物乳杆菌二级菌种。
一种采用上述的高消化率酶解羽毛粉制备方法制备的高消化率酶解羽毛粉。
本发明的有益效果：
本发明的高消化率酶解羽毛粉，因为经过菌种发酵，可以进一步产生有利于动物消化吸收的酶类及有机酸类，作为动物饲料使用时，动物食用时对饲料的消化率较高。同时菌种将羽毛中原有的氨类等腥臭类物质转化成菌体蛋白，除去了羽毛中的腥臭味，使得发酵产物具有一种发酵香味。
本发明的高消化率酶解羽毛粉制备方法，首先在一定温度和压力下对羽毛进行预处理，有助于羽毛中的二硫键打开，接着使用角蛋白酶对羽毛进行酶解，将角蛋白酶解成多肽、小肽以及氨基酸等，之后采用菌种对酶解后的羽毛进一步发酵，节省角蛋白酶以及酶解所用的水，且发酵后的羽毛粉较容易进行干燥。
本发明的高消化率酶解羽毛粉制备方法，酶解后进行发酵时物料的含水量较低，微生物易生长，后处理简单、污染少，基本无废水排放。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
本发明的地衣芽孢杆菌、酵母菌以及植物乳酸菌的菌种的菌株保藏编号分别为cicc24236、cicc1015以及cicc21790，保藏地点为中国工业微生物菌种保藏管理中心。
实施例1
本实施例的高消化率酶解羽毛粉的制备方法，包括以下步骤：
1)制备地衣芽孢杆菌种子液：称取蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，nacl5.0g，加水定容至1000ml，将ph调节至7.0，在121℃条件下灭菌30min，冷却至30℃，接种地衣芽孢杆菌菌种后，在120rpm、37℃的摇床上培养18h，即得地衣芽孢杆菌种子液。
2)制备地衣芽孢杆菌二级菌种：称取豆粕粉7kg，玉米粉3kg，加水4kg混匀，然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在121℃条件下灭菌1h，冷却至37℃，接种步骤1)中地衣芽孢杆菌种子液1000ml，铺成5cm厚，37℃培养24h，即得地衣芽孢杆菌二级菌种。
3)制备酿酒酵母菌种子液：称取13.1g麦芽膏粉，加水定容至1000ml，在115℃条件下灭菌15min后接种酿酒酵母菌菌种，在120rpm、28℃的摇床上培养18h，即得酿酒酵母菌种子液。
4)制备酿酒酵母菌二级菌种：称取豆粕粉6kg，玉米粉4kg，加水4kg混匀，然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在121℃条件下灭菌0.5h，冷却至30℃，接种步骤3)中酿酒酵母菌种子液1000ml，铺成2cm厚，30℃培养24h，即得酿酒酵母菌二级菌种。
5)收集新鲜的羽毛，将羽毛中的杂质除去，之后用水将羽毛冲洗干净。按照羽毛与水的重量比为1:0.6的比例将水和羽毛投入不锈钢羽毛蒸煮罐中，设定羽毛蒸煮罐的温度为120℃，压力为100kpa，将羽毛蒸煮1h，得到蒸煮后的羽毛。
6)将步骤5)中蒸煮后的羽毛冷却至55℃，添加羽毛重量的0.5％的20万酶活力单位的角蛋白酶，在温度为55℃，ph为8条件下进行酶解，酶解时间为24h，得到酶解后的羽毛。
7)取步骤6)中的酶解后的羽毛，通入冷风冷却至35℃，按照菌种占羽毛重量的0.4％的比例接入步骤2)中的地衣芽孢杆菌二级菌种以及步骤4)中的酿酒酵母菌二级菌种，地衣芽孢杆菌二级菌种与酿酒酵母二级菌种均占羽毛重量的0.2％。之后加水将含水量调节至60％后进行发酵，发酵温度为35℃，发酵ph为6，发酵时间为36h，得到发酵后的羽毛。
8)取步骤7)中的发酵后的羽毛，烘干至含水量为10％，之后进行粉碎，粉碎后过80目筛，即得高消化率酶解羽毛粉。
本实施例的高消化率酶解羽毛粉，即采用上述高消化率酶解羽毛粉制备方法制备的高消化率酶解羽毛粉。
实施例2
本实施例的高消化率酶解羽毛粉的制备方法，包括以下步骤：
1)制备植物乳酸菌种子液：称取10.0g的酪蛋白胨，10.0g的牛肉膏，5.0g的酵母粉，5.0g的葡萄糖，5.0g的乙酸钠，2.0g的柠檬酸二铵，1.0g的吐温80，2.0g的k2hpo4，0.2g的mgso4.7h2o，0.05g的mnso4.h2o，20.0g的caco3，加水定容至1000ml，将ph调整到6.8，121℃灭菌20min，冷却至30℃，接种植物乳杆菌菌种，在130rpm、37℃的摇床上培养18h，即得植物乳酸菌种子液。
2)制备植物乳酸菌二级菌种：称取豆粕粉6kg，玉米粉4kg，加水4kg混匀，然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在121℃条件下灭菌0.5h，冷却至30℃，接种步骤1)中植物乳酸菌种子液1000ml，之后用无菌塑料袋进行密封，在30℃培养18h，即得植物乳酸菌二级菌种。
3)收集新鲜的羽毛，将羽毛中的杂质除去，之后用水将羽毛冲洗干净。按照羽毛与水的重量比为1:0.4的比例将水和羽毛投入不锈钢羽毛蒸煮罐中，设定羽毛蒸煮罐的温度为100℃，压力为200kpa，将羽毛蒸煮2h，得到蒸煮后的羽毛。
4)将步骤3)中蒸煮后的羽毛冷却至50℃，添加羽毛重量的1％的30万酶活力单位的角蛋白酶，在温度为50℃，ph为7条件下进行酶解，酶解时间为12h，得到酶解后的羽毛。
5)取步骤4)中的酶解后的羽毛，通入冷风冷却至30℃，按照菌种占羽毛重量的0.1％的比例接入步骤2)中的植物乳酸菌二级菌种，之后加水将含水量调节至50％后进行发酵，发酵温度为30℃，发酵ph为7，发酵时间为24h，得到发酵后的羽毛。
6)取步骤5)中的发酵后的羽毛，烘干至含水量为12％，之后进行粉碎，粉碎后过100目筛，即得高消化率酶解羽毛粉。
本实施例的高消化率酶解羽毛粉，即采用上述高消化率酶解羽毛粉制备方法制备的高消化率酶解羽毛粉。
实施例3
本实施例本实施例的高消化率酶解羽毛粉的制备方法，包括以下步骤：
1)制备地衣芽孢杆菌种子液：称取蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，nacl5.0g，加水定容至1000ml，将ph调节至7.0，在121℃条件下灭菌20min，冷却至25℃，接种地衣芽孢杆菌菌种后，在160rpm、37℃的摇床上培养20h，即得地衣芽孢杆菌种子液。
2)制备地衣芽孢杆菌二级菌种：称取豆粕粉7kg，玉米粉3kg，加水4kg混匀，然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在125℃条件下灭菌0.5h，冷却至40℃，接种步骤1)中地衣芽孢杆菌种子液1000ml，铺成10cm厚，40℃培养18h，即得地衣芽孢杆菌二级菌种。
3)制备酿酒酵母菌种子液：称取13.1g麦芽膏粉，加水定容至1000ml，在115℃条件下灭菌15min后接种酿酒酵母菌菌种，在120rpm、28℃的摇床上培养18h，即得酿酒酵母菌种子液。
4)制备酿酒酵母菌二级菌种：称取豆粕粉6kg，玉米粉4kg，加水4kg混匀，然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在121℃条件下灭菌0.5h，冷却至30℃，接种步骤3)中酿酒酵母菌种子液1000ml，铺成4cm厚，30℃培养24h，即得酿酒酵母菌二级菌种。
5)制备植物乳酸菌种子液：称取10.0g的酪蛋白胨，10.0g的牛肉膏，5.0g的酵母粉，5.0g的葡萄糖，5.0g的乙酸钠，2.0g的柠檬酸二铵，1.0g的吐温80，2.0g的k2hpo4，0.2g的mgso4.7h2o，0.05g的mnso4.h2o，20.0g的caco3，加水定容至1000ml，将ph调整到6.8，121℃灭菌15min，冷却至28℃，接种植物乳杆菌菌种，在160rpm、37℃的摇床上培养20h，即得植物乳酸菌种子液。
6)制备植物乳酸菌二级菌种：称取豆粕粉6kg，玉米粉4kg，加水4kg混匀，然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在121℃条件下灭菌1h，冷却至32℃，接种步骤5)中植物乳酸菌种子液1000ml，之后用无菌塑料袋进行密封，在32℃培养24h，即得植物乳酸菌二级菌种。
7)收集新鲜的羽毛，将羽毛中的杂质除去，之后用水将羽毛冲洗干净。按照羽毛与水的重量比为1:3的比例将水和羽毛投入不锈钢羽毛蒸煮罐中，设定羽毛蒸煮罐的温度为150℃，压力为80kpa，将羽毛蒸煮0.3h，得到蒸煮后的羽毛。
8)将步骤7)中蒸煮后的羽毛冷却至70℃，添加羽毛重量的2％的10万酶活力单位的角蛋白酶，在温度为70℃，ph为9条件下进行酶解，酶解时间为36h，得到酶解后的羽毛。
9)取步骤8)中的酶解后的羽毛，通入冷风冷却至40℃，按照菌种占羽毛重量的0.3％的比例接入步骤2)中的地衣芽孢杆菌二级菌种、步骤4)中的酿酒酵母菌二级菌种以及步骤6)中植物乳酸菌二级菌种，地衣芽孢杆菌二级菌种、酿酒酵母菌二级菌种以及植物乳酸菌二级菌种均占羽毛重量的0.1％。之后加水将含水量调节至70％后进行发酵，发酵温度为40℃，发酵ph为5，发酵时间为72h，得到发酵后的羽毛。
10)取步骤9)中的发酵后的羽毛，烘干至含水量为9％，之后进行粉碎，粉碎后过100目筛，即得高消化率酶解羽毛粉。
本实施例的高消化率酶解羽毛粉，即采用上述高消化率酶解羽毛粉制备方法制备的高消化率酶解羽毛粉。
实施例4
本实施例本实施例的高消化率酶解羽毛粉的制备方法，包括以下步骤：
1)制备酿酒酵母菌种子液：称取13.1g麦芽膏粉，加水定容至1000ml，在115℃条件下灭菌15min后接种酿酒酵母菌菌种，在160rpm、28℃的摇床上培养20h，即得酿酒酵母菌种子液。
2)制备酿酒酵母菌二级菌种：称取豆粕粉6kg，玉米粉4kg，加水4kg混匀，然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在121℃条件下灭菌0.5h，冷却至25℃，接种步骤1)中酿酒酵母菌种子液1000ml，铺成8cm厚，25℃培养18h，即得酿酒酵母菌二级菌种。
3)制备植物乳酸菌种子液：称取10.0g的酪蛋白胨，10.0g的牛肉膏，5.0g的酵母粉，5.0g的葡萄糖，5.0g的乙酸钠，2.0g的柠檬酸二铵，1.0g的吐温80，2.0g的k2hpo4，0.2g的mgso4.7h2o，0.05g的mnso4.h2o，20.0g的caco3，加水定容至1000ml，将ph调整到6.8，121℃灭菌0min，冷却至30℃，接种植物乳杆菌菌种，在130rpm、37℃的摇床上培养18h，即得植物乳酸菌种子液。
4)制备植物乳酸菌二级菌种：称取豆粕粉6kg，玉米粉4kg，加水4kg混匀，然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在121℃条件下灭菌0.5h，冷却至30℃，接种步骤3)中植物乳酸菌种子液1000ml，之后用无菌塑料袋进行密封，在30℃培养18h，即得植物乳酸菌二级菌种。
5)收集新鲜的羽毛，将羽毛中的杂质除去，之后用水将羽毛冲洗干净。按照羽毛与水的重量比为1:2的比例将水和羽毛投入不锈钢羽毛蒸煮罐中，设定羽毛蒸煮罐的温度为200℃，压力为500kpa，将羽毛蒸煮1.5h，得到蒸煮后的羽毛。
6)将步骤5)中蒸煮后的羽毛冷却至60℃，添加羽毛重量的0.3％的50万酶活力单位的角蛋白酶，在温度为60℃，ph为8条件下进行酶解，酶解时间为24h，得到酶解后的羽毛。
7)取步骤6)中的酶解后的羽毛，通入冷风冷却至20℃，按照菌种占羽毛重量的0.5％的比例接入步骤2)中的酿酒酵母菌二级菌种以及步骤4)中植物乳酸菌二级菌种，酿酒酵母菌二级菌种以及植物乳酸菌二级菌种均占羽毛重量的0.25％。之后加水将含水量调节至60％后进行发酵，发酵温度为20℃，发酵ph为6，发酵时间为48h，得到发酵后的羽毛。
8)取步骤7)中的发酵后的羽毛，烘干至含水量为9％，之后进行粉碎，粉碎后过80目筛，即得高消化率酶解羽毛粉。
本实施例的高消化率酶解羽毛粉，即采用上述高消化率酶解羽毛粉制备方法制备的高消化率酶解羽毛粉。
实施例5
本实施例本实施例的高消化率酶解羽毛粉的制备方法，包括以下步骤：
1)制备地衣芽孢杆菌种子液：称取蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，氯化钠5.0g，加水定容至1000ml，将ph调节至7.0，在121℃条件下灭菌30min，冷却至30℃，接种地衣芽孢杆菌菌种后，在120rpm、37℃的摇床上培养18h，即得地衣芽孢杆菌种子液。
2)制备地衣芽孢杆菌二级菌种：称取豆粕粉7kg，玉米粉3kg，加水4kg混匀，然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在121℃条件下灭菌1h，冷却至37℃以下，接种步骤1)中地衣芽孢杆菌种子液1000ml，铺成5cm厚，37℃培养24h，即得地衣芽孢杆菌二级菌种。
3)制备植物乳酸菌种子液：称取10.0g的酪蛋白胨，10.0g的牛肉膏，5.0g的酵母粉，5.0g的葡萄糖，5.0g的乙酸钠，2.0g的柠檬酸二铵，1.0g的吐温80，2.0g的k2hpo4，0.2g的mgso4.7h2o，0.05g的mnso4.h2o，20.0g的caco3，加水定容至1000ml，将ph调整到6.8，121℃灭菌0min，冷却至30℃，接种植物乳杆菌菌种，在150rpm、37℃的摇床上培养20h，即得植物乳酸菌种子液。
4)制备植物乳酸菌二级菌种：称取豆粕粉6kg，玉米粉4kg，加水4kg混匀，然后将豆粕粉、玉米粉和水的混合物在121℃条件下灭菌1h，冷却至32℃，接种步骤3)中植物乳酸菌种子液1000ml，之后用无菌塑料袋进行密封，在32℃培养18h，即得植物乳酸菌二级菌种。
5)收集新鲜的羽毛，将羽毛中的杂质除去，之后用水将羽毛冲洗干净。按照羽毛与水的重量比为1:1的比例将水和羽毛投入不锈钢羽毛蒸煮罐中，设定羽毛蒸煮罐的温度为180℃，压力为300kpa，将羽毛蒸煮3h，得到蒸煮后的羽毛。
6)将步骤5)中蒸煮后的羽毛冷却至50℃，添加羽毛重量的0.3％的40万酶活力单位的角蛋白酶，在温度为50℃，ph为7条件下进行酶解，酶解时间为36h，得到酶解后的羽毛。
7)取步骤6)中的酶解后的羽毛，通入冷风冷却至30℃，按照菌种占羽毛重量的0.3％的比例接入步骤2)中的地衣芽孢杆菌二级菌种以及步骤4)中植物乳酸菌二级菌种，地衣芽孢杆菌二级菌种以及植物乳酸菌二级菌种均占羽毛重量的0.15％。之后加水将含水量调节至70％后进行发酵，发酵温度为30℃，发酵ph为7，发酵时间为36h，得到发酵后的羽毛。
8)取步骤7)中的发酵后的羽毛，烘干至含水量为8％，之后进行粉碎，粉碎后过100目筛，即得高消化率酶解羽毛粉。
本实施例的高消化率酶解羽毛粉，即采用上述高消化率酶解羽毛粉制备方法制备的高消化率酶解羽毛粉。
试验例
采用国家标准gb/t17811-2008动物性蛋白质饲料胃蛋白酶消化率的测定方法检测实施例1-5所制备的高效化率酶解羽毛粉的动物性蛋白质饲料胃蛋白酶消化率，测定结果如表1所示。
表1高效化率酶解羽毛粉的动物性蛋白质饲料胃蛋白酶消化率
由表1可见，本发明的高效化率酶解羽毛粉的动物性蛋白质饲料胃蛋白酶消化率均在86％以上，动物的胃蛋白酶消化率较高。