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酶解法处理羽毛粉,可有效提高畜禽吸收率

发布时间:2020-11-02 09:19:37人气:
羽毛中有丰富的蛋白质,但是其结构特别稳定,如果不经处理,动物消化道中的消化酶基本无法把他们消化分解。羽毛中含有丰富的赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、组氨酸、甘氨酸、胱氨酸等18种氨基酸,还含有常量元素、微量元素及一些未知的生长因子。羽毛蛋白中除赖氨酸、蛋氨酸的含量明显较低外,其他动物必需氨基酸的组成略高于鱼粉,而羽毛蛋白中所含的胱氨酸为天然蛋白饲料之冠,在一定程度上可以满足一部分动物对胱氨酸的需要。本实验通过酶解法,将羽毛中角蛋白转化成肽蛋白,提高畜禽对蛋白质的消化率。使羽毛粉可以成为鱼粉的替代品,为日益紧缺的蛋白质市场提供一条解决途径。
 
1材料与方法
 
1.1实验材料
 
废弃鸡羽毛,碱性蛋白酶,三氯乙酸(TCA),K370凯氏定氮仪,YAMATO高压灭菌锅,HH-4数显恒温水浴锅,SC101供箱,98%浓硫酸,40%氢氧化钠,0.1mol/L的标准盐酸,4%硼酸,混合指示剂:甲基虹(HC3-958)0.1%乙醇溶液,溴甲酚绿(HC3-1220)0.5%乙醇溶液,两溶液等体枳混合。
 
1.2实验方法:
 
(1)将废弃鸡的羽毛剪碎,使其能够更好地反应。
 
(2)羽毛称重。取4个事先准各好的锥形瓶,并対其进行編号,分别为1号、2号3号和4号。称取羽毛5g,分別加入4个锥形瓶中。
 
(3)向4个装有羽毛的锥形瓶中加入100ml.的蒸馏水,揺匀。
 
(4)调节pH值到13(加NaOH),放入高压锅里112kPa高压蒸煮1h。
 
(5)反应后测得pH值为9.7。分別向1号锥形瓶中加入2g碱性蛋白醇,向2号锥形瓶中加入5g碱性蛋白醇,3号锥形瓶中不加,向4号锥形瓶中加入5g碱性蛋白醇。并再次测量此吋溶液的pH値。其中1号为7.65,2号和4号为7.5,3号仍为9.7.
 
(6)再次调节pH值,使各个锥形瓶中pH值达到9.7(加NaOH)。
 
(7)3号和4号锥形瓶在调节pH后,立即进行离心烘干。分别取40ml,溶液放入离心管中,放入离心机中4000r/min离心15min后取取出上清液,并测得上清液体积及反应后的总体积。将得到的上清液和离心后的沉淀放入烘箱内烘至恒重后测量上清液和沉淀的重量。
 
(8)1号和2号锥形瓶在调节pH后放入55C水浴锅中反应4h。
 
(9)反应后测得1号锥形瓶中pH为8.6,2号锥形瓶中pH为8.7。从1号锥形瓶中取出20ml.溶液与20mL三氯乙酸混合加入离心管中,另取40mL.溶液加入另外一支离心管中。2号锥形瓶的操作与1号锥形瓶相同。将4支离心管放入离心机中,4000r/min离心15min后取出上清液,测得上清液体积及反应后的总体积。将得到的上清液和离心后的沉淀放入烘箱内烘至恒重后测量上清液和沉淀的重量。
 
(10)将所得的上清液和沉淀烘干后的固体称取0.1000g,运用凯氏定氮法的方法测得其中所包含的蛋白含量。
 
2结果
 
(1)废弃羽毛在与碱性蛋白酶反应,并进行水浴后将1-1.1-2.2-1.2-2.3.4分别放入离心机中,离心后测得上清液体积1-1为38.5mL,1-2为38.0mL,2-1为37.2mL,2-2为35.8mL,3为37.0mL,4为36.0ml。
 
(2)在离心后,测得反应后液体的总体积1号锥形瓶为107mL,2号锥形瓶为108mL,3号锥形瓶为108mL,4号锥形瓶为107ml。
 
(3)将离心后得到的上清液和沉淀放入烘箱中,经烘箱烘至恒重后测得1-1中上清干重为0.9916g,沉淀重为0.2786g,1-2中上清干重为2.0959g,沉淀重为0.3513g,2-1中上清干重为1.2840g,沉淀重为0.4229g,2-2中上清干重为2.6245g,沉淀重为0.7552g,3上清干重为0.3523g,沉淀重为0.5720g,4上清干重为0.8560g,沉淀重为0.7695go
 
(4)通过凯氏定氮法可以测得沉淀中1-1中蛋白含量为64.519%,1-2中蛋白含量为61.503%,2-1中的蛋白含量为61.996%,2-2中的蛋白含量为59.902%,而上清中的蛋白为肽蛋白。
 
(5)通过凯氏定氮法测得1-1中肽蛋白含量为64.402%,1-2中肽蛋白含量为64.571%,2-1中肽蛋白含量为65.720%,2-2中肽蛋白含量为68.740%。
 
(6)通过计算1-1中上清与沉淀总重为0.2786+0.9916x5.4-6.86g,1-2中上清与沉淀总重为0.3513+2.0956x2.7-6.61g,2-1中上清与沉淀总重为0.4229+1.2840x5.4-9.22g.2-2中上清与沉淀总重为0.7552+2.6245<5.4-9.13go
 
(7)1号锥形瓶中的总的肽蛋白重为0.9916x64.402%x5.4=3.45g,总的蛋白重为6.86x64.519%=4.426g,2号锥形瓶中的总的肽蛋白重为1.2840x65.720%x5.4=4.56g,总的蛋白重为9.22x61.996%=5.716g。
 
(8)1号锥形瓶中肽蛋白占干物质的3.45/6.86=50.28%,肽蛋白占总蛋白的4.56/6.86-77.95%,2号锥形瓶中肽蛋白点干物质的4.56/9.22=49.40%,肽蛋白占总蛋白的4.56/5.716-79.73%。
 
(9)3号和4号锥形瓶中通过凯氏定氮法测得其中上清液中蛋白含量即肽蛋白含量十分低,基本上可以忽略不计(见表1)。
1-1:1号锥形瓶中20ml.溶液+20ml.三氣乙酸;
 
1-2:1号锥形瓶中40ml.溶液;
 
2-1:2号锥形瓶中20mL.溶液+20ml.三氯乙酸;
 
2--2:2号锥形瓶中40mL溶液;3:3号锥形瓶中40mL溶液;4:4号锥形瓶中40ml溶液;3讨论
 
从实验结果可以看出,经过碱性蛋白酶处理,测得肽蛋白占干物质的50%,测得肽蛋白与羽毛粉中总的蛋白含量比在78%左右,已经接近了80%。也就是说大部分的角蛋白已经转化成了肽蛋白。角蛋白是由处于at-螺旋或β-折叠构象的平行的多肽链组成不溶于水的起着保护或结构作用蛋白质。角蛋白是羽毛、毛发、爪、喙、蹄、角以及脑灰质、脊髓和视网膜神经的蛋白质。它们不易溶解和消化,含较多的胱氨酸(14%~15%)。从1-1和2-1及1-2和2-2的实验数据的比较中可以看出,当加入碱性蛋白酶的量是2g或者5g时,蛋白含量基本-致。碱性蛋白酶是经细菌原生质体诱变方法造育的2709枯草杆微生物通过深层发酵、提取及精制而成的一种蛋白水解酶,属于--种丝氨酸外高碱性蛋白酶,它能水解蛋白质分子肽链生成多肽或氨基酸,具有较强的分解蛋白质的能力。也就是说明,使5g的羽毛中的角蛋白绝大部分转化成肽蛋白所需要的碱性蛋白酶的量大约为2g。从1-1和1-2及2-1和2-2的实验数据的比较中可以看出,加入三氯乙酸后对肽蛋白含量的影响不大。三氯乙酸可溶解肽的组成不超过四个氨基酸残基。作为蛋白质变性剂使蛋白质构象发生改变,暴露出较多的疏水性基团,使之聚集沉淀。随着蛋白质分子量的增大,其结构复杂性与致密性越大,TCA可能渗入分子内部而使之较难被完全除去,在电泳前样品加热处理时可能使蛋白质结构发生酸水解而形成碎片,而且随时间的延长这一-作用愈加明显。这就说明了经过和碱性蛋白酶反应后,羽毛中的角蛋白转化的肽蛋白,大部分是以不超过四个氨基酸残基组成的。而畜盒对小肽蛋白的消化率要高于大肽蛋白,这就说明经过碱性蛋白酶反应后羽毛粉更利于畜禽对蛋白的消化率。从实验数据中我们可以看到,近80%的角蛋白转化成肽蛋白,可以证明通过酶解法加工的羽毛粉的转化率还是比较高的。这些都证明了羽毛粉的工业化开发是具有可行性的。
 
羽毛粉常用的处理方法有四种,分别是高温高压水解法、酸碱化学水解法、微生物发酵和酶水解法以及膨化处理法。每种方法都有其优点和不足之处。本次实验主要采用的是酶解法,与其他方法相比,具有以下几点优点:①酶解法的生产条件较其他几种方法来说比较简单,对温度、压力等条件的要求没有其他方法苛刻。②酶解法对生产设备的要求与其他方法相比,总体来说也是比较低的。③运用酶解法得到的羽毛粉肽蛋白的含量也比较高,氨基酸破坏少。④酶解法的工艺比较简单,适合工业化生产。⑤酶解法对环境的污染较小。当然,酶解法和其他方法相比也有其不足之处。例如加工成本与某些方法相比还较高,这也是今后还要进一步改进的地方。
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