用于制備水解的角蛋白材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于制備水解的角蛋白材料的方法，所述角蛋白材料為如羽毛粉 (feather meal)或來(lái)自毛發(fā)的粉末。
【背景技術(shù)】
[0002] 可使用動(dòng)物羽毛、毛發(fā)、蹄、指（趾）甲等作為角蛋白材料（keratinaceous material)的來(lái)源。羽毛是來(lái)自家禽的副產(chǎn)品，并且毛發(fā)是來(lái)自豬、牛、羊等的副產(chǎn)品。而且 蹄或指(趾）甲（其可被磨碎)也可被用作角蛋白材料的來(lái)源。該角蛋白材料具有較高的蛋白 質(zhì)含量，所述蛋白質(zhì)由至少17種氨基酸組成。然而，由于高度結(jié)構(gòu)化的多膚(存在很多（二） 硫橋），該角蛋白原材料很難被動(dòng)物或人類消化。
[0003] 存在很多用于制備（部分)水解的角蛋白材料(如羽毛或毛發(fā)）W提高消化率的方 法。已知方法包括在使用蒸汽的同時(shí)加壓水解、酶水解和用例如堿、酸或其它反應(yīng)試劑化學(xué) 水解。
[0004] 通常不將角蛋白材料完全水解為單氨基酸W改善可消化性。在很多方法中，來(lái)自 角蛋白材料的部分水解的所得產(chǎn)物部分不溶于水，并且可包含液體（溶解的）材料和固體 (不溶的)材料的混合物。通常，通過(guò)干燥技術(shù)將混合的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為干燥的固體材料。根據(jù)例 如胃蛋白酶消化率和/或回腸消化率測(cè)試，所得產(chǎn)物通常不是全部可被動(dòng)物消化的。此外， 該產(chǎn)物還可能具有顯著量的抗?fàn)I養(yǎng)(anti-nutritional)化合物，如羊毛硫氨酸。
[0005] 用于產(chǎn)生部分水解的角蛋白材料(如羽毛粉）的方法的幾個(gè)實(shí)例包括US5772968、 US4286884和US4172073dUS4172073設(shè)及水解的羽毛的水溶性部分，并因此與僅部分可溶的 廣品不相關(guān)。
[0006] 存在其它參考文獻(xiàn)，其除了使用蒸汽W外，還使用影響經(jīng)水解的材料的化學(xué)組成 的化學(xué)試劑，并由于需要處理化學(xué)品而使得后處理程序更為復(fù)雜。運(yùn)些方法的實(shí)例包括： W02011/003015，其使用低抑的氧化溶液;W01990/01023，其還使用過(guò)氧化氨;US4232123，其 描述了酶水解之后的酸水解；W及EP0499260,其描述了用亞硫酸鹽進(jìn)行的水解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供用于制備水解的、部分可溶的固體角蛋白材料的方 法，所述角蛋白材料具有改善的消化率。
[000引本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供用于制備水解的、部分可溶的固體角蛋白材料的方 法，所述角蛋白材料具有相對(duì)較低含量的抗?fàn)I養(yǎng)化合物如羊毛硫氨酸。
[0009]該目的是通過(guò)包括W下步驟的方法實(shí)現(xiàn):在水的存在下加壓，并在低于約15己、優(yōu) 選低于約10己的壓力下加熱，使角蛋白材料部分水解;和在干燥器中，在使得胃蛋白酶消化 率和/或回腸消化率的降低小于10%，和/或使得胃蛋白酶消化率和/或回腸消化率保持高 于85%的溫度/時(shí)間/壓力的組合下，干燥所得的含有至少部分不溶物質(zhì)的部分水解的產(chǎn) 物。
[0010] 優(yōu)選地，該目的是通過(guò)包括W下步驟的方法實(shí)現(xiàn)的:在水的存在下加壓，并在低于 約15己、優(yōu)選低于約10己的壓力下加熱，使角蛋白材料部分水解;和在干燥器中，在使得胃 蛋白酶消化率和/或回腸消化率的降低小于10%的溫度/時(shí)間/壓力的組合下，干燥所得的 含有至少部分不溶物質(zhì)的部分水解的產(chǎn)物，其中胃蛋白酶消化率和回腸消化率分別保持高 于 75 % 和 85 %。
[0011] 根據(jù)水解的角蛋白材料的分子量可W明顯看出，所述水解并非完全化學(xué)水解為單 氨基酸，而是所述水解包括水解多膚中的大量酷胺鍵。
[0012] 在水解步驟中水的存在是指任何液相水、蒸汽或角蛋白材料中所吸收的水。
[OOU]優(yōu)選地，胃蛋白酶消化率和/或回腸消化率的降低小于7%，更優(yōu)選小于5% ;和/或 優(yōu)選地，胃蛋白酶消化率和/或回腸消化率保持在約90% W上，更優(yōu)選保持在約92% W上。 在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，胃蛋白酶消化率和回腸消化率分別保持在約80% W上和90% W上，更優(yōu)選分別保持在約82 % W上和92 % W上。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施方案中，干燥方法包括在減壓下干燥，W使得材料的溫度保持為低于 約90°C的溫度，優(yōu)選地為約80°CW下的溫度，且更優(yōu)選為約75°CW下的溫度，如約60至約75 °C，或例如約70°C W下的溫度。
[0015] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，干燥方法包括在熱空氣流中（如在流化床干燥器、環(huán)式干燥 器、滾筒干燥器等中，運(yùn)些在下文中被稱作"熱空氣干燥器"）有效攬動(dòng)角蛋白材料。在該情 況中，重要的是將熱暴露限制到最小。因此，在較短的時(shí)間段內(nèi)（如約60秒或約30秒），該材 料可為約l〇〇°C或約120°C的溫度。通常，短時(shí)間熱暴露的最高溫度為約150°CW下，或優(yōu)選 約120°C W下。當(dāng)存在相對(duì)低含量水時(shí)，可存在相對(duì)高的溫度，因?yàn)樗蜔岬慕Y(jié)合似乎是最 有害的。
[0016] 本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提供對(duì)于飼料應(yīng)用具有改善的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的水解的部分 可溶的角蛋白材料。
[0017] 該目的是通過(guò)提供部分不可溶的角蛋白材料實(shí)現(xiàn)的，所述角蛋白材料的總氮物質(zhì) (Total Nitrogen Matter)的體內(nèi)消化率高于80%，優(yōu)選為約82% W上，運(yùn)是在切除盲腸的 公雞中測(cè)量的，所述材料的羊毛硫氨酸含量低于約2wt%。
[0018] 羊毛硫氨酸是具有單硫橋的半脫氨酸的二聚體。羊毛硫氨酸通常被認(rèn)為是抗?fàn)I養(yǎng) 化合物，并且似乎是在干燥所述部分水解的角蛋白材料時(shí)形成的。由于羊毛硫氨酸是抗?fàn)I 養(yǎng)的，因此動(dòng)物使用大量能量將該無(wú)用化合物從體內(nèi)除去。因而，對(duì)于向動(dòng)物補(bǔ)充部分水解 的角蛋白材料運(yùn)一具體目的而言，羊毛硫氨酸起到了反作用。
[0019] 羊毛硫氨酸是水解的角蛋白材料中最重要的抗?fàn)I養(yǎng)化合物之一。另一種抗?fàn)I養(yǎng)化 合物是例如賴-丙氨酸。
[0020] 本發(fā)明的重要優(yōu)點(diǎn)在于，相對(duì)于市場(chǎng)上可商購(gòu)的水解角蛋白材料(如羽毛粉），本 發(fā)明降低了羊毛硫氨酸的形成。
[0021] 通過(guò)測(cè)量回腸消化率和/或胃蛋白酶消化率、W及在加熱步驟中形成的羊毛硫氨 酸量，普通技術(shù)人員能夠優(yōu)化干燥條件W實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0022] 優(yōu)選地，W連續(xù)的過(guò)程加壓進(jìn)行水解，同時(shí)使用蒸汽。然而，也存在分批過(guò)程，并且 其同樣可用。
[0023] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，優(yōu)選在盤(pán)式干燥器中進(jìn)行干燥，其壓力低于約0.4己 (絕對(duì)值），同時(shí)將盤(pán)子加熱到低于約160°C、優(yōu)選低于140°C、甚至更優(yōu)選低于130°C的溫度。
[0024]在可選的實(shí)施方案中，所述干燥器為熱空氣干燥器(優(yōu)選流化床干燥器），優(yōu)選在 小于約10分鐘的時(shí)間內(nèi)、并且更優(yōu)選在小于約5分鐘的時(shí)間內(nèi)，將出口氣流保持在低于約 120°C的溫度。或者，熱空氣干燥器為快速干燥器或環(huán)式干燥器。
[00劇發(fā)明詳述
[0026] W下是僅通過(guò)實(shí)施例的方式并參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的說(shuō)明。
[0027] 本發(fā)明的方法包括W下步驟:在壓力下使角蛋白材料部分水解，其中蒸汽壓力低 于約15己、優(yōu)選低于約10己；并且W使得角蛋白粉具有非常高消化率的方式干燥所得的水 解的角蛋白材料。
[0028] 實(shí)現(xiàn)如此高消化率的步驟之一是在干燥步驟中將角蛋白材料優(yōu)選保持在低于約 120°C、優(yōu)選低于約100°C或低于約80°C的溫度。溫度的上限值取決于保持如此高溫度的時(shí) 間段。
[0029] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在減壓下進(jìn)行干燥。合適的壓力包括低于約0.5己 (絕對(duì)值）、優(yōu)選為約0.4己W下的壓力。在例如0.3己的壓力時(shí)，水在約70°C時(shí)沸騰，因而大 部分角蛋白材料的溫度保持為低于一定壓力下的沸點(diǎn)溫度。也可使用甚至更低的真空度， 但是可能的缺點(diǎn)是維持該低真空度的費(fèi)用相對(duì)昂貴。因而，降低的壓力通常為高于10毫己 (絕對(duì)值），并優(yōu)選為約100毫己W上的壓力。
[0030] 為了實(shí)現(xiàn)較為經(jīng)濟(jì)的方法，重要的是用于處理角蛋白材料的設(shè)備或設(shè)施能夠每小 時(shí)處理約2噸W上，優(yōu)選每小時(shí)處理約4噸至約15噸。由于要求相對(duì)較高的處理量，幾種干燥 技術(shù)，例如在烘箱中過(guò)夜干燥，都無(wú)法使用。此外，優(yōu)選不