应用γ射线与酸、碱、酶复合处理水解羽毛效果的研究

摘要

羽毛中的蛋白质主要为角蛋白，具有可再生、产量丰富的优点。但由于羽毛特殊的结构，使其具有不溶于水、难降解的特点，难以被畜牧业和工业利用。随着我国养殖业的发展，产生了大量的羽毛，其中绝大部分只是经过酸碱简单处理制成羽毛粉用作动物饲料或直接当做废物处理掉，造成了极大地资源浪费和环境污染，而同时畜牧业和氨基酸工业的迅速发展又需要大量的蛋白资源；因此，通过适当的方法将羽毛蛋白转化为可以利用的蛋白质或氨基酸既可以提高羽毛的利用率、保护环境，又能缓解当前蛋白紧缺的问题，具有非常大的理论和实际意义；辐照技术是一种绿色加工新技术，具有产热少、能耗低、无污染、方便快捷的特点，在食品保鲜、灭菌、高聚物降解等方面均有着广泛的应用。本研究以有效提高羽毛生物利用率为目的，采用γ射线对羽毛进行辐照处理，从以下几个方面探索了辐照提高羽毛利用率的可行性：
　　 ⑴辐照对羽毛的作用效果。分别用0 kGy、100 kGy、200 kGy、300 kGy、400 kGy、500 kGy和600 kGy剂量的γ射线对羽毛进行辐照，测定处理后的羽毛中的真蛋白含量和降解率。结果表明，γ射线对羽毛有一定的降解作用，并且羽毛降解率随着辐照剂量的增加而增大；不同剂量的γ射线辐照处理对羽毛中真蛋白含量影响差异不显著(P>0.05)，即辐照不会对羽毛中的真蛋白造成较大的破坏；100 kGy剂量的γ射线辐照处理为辐照处理的最佳剂量，可得到最高的可溶性蛋白收率。
　　 ⑵辐照与硫酸复合处理对羽毛的降解作用。用100 kGy剂量的γ射线对羽毛进行辐照处理，然后分别用不同浓度、不同固液比、不同温度、不同水解时间的硫酸对经过γ射线辐照和未经过γ射线辐照的羽毛进行降解。确定辐照与硫酸复合处理降解羽毛的最佳条件为：100 kGy剂量的γ射线辐照处理，硫酸浓度为6mol/L，固液比为1:2.5，水解温度为110℃，水解时间为10 h。
　　 ⑶辐照与NaOH溶液复合处理对羽毛的降解作用。用100 kGy剂量的γ射线对羽毛进行辐照处理，然后分别用不同浓度、不同固液比、不同温度、不同水解时间的NaOH溶液对羽毛进行降解。确定辐照与氢氧化钠溶液复合处理降解羽毛的最佳条件为：100 kGy剂量的γ射线辐照处理，氢氧化钠溶液浓度为0.5％，固液比为1:15，水解温度为80℃，水解时间为2h。
　　 ⑷辐照与胃蛋白酶复合处理对羽毛的降解作用。用100 kGy剂量的γ射线对羽毛进行辐照处理，然后用胃蛋白酶模拟动物体体内消化过程降解羽毛，探索辐照与胃蛋白酶相结合降解羽毛的最佳降解条件。确定辐照与胃蛋白酶复合处理降解羽毛的最佳条件为：100 kGy剂量的辐照处理，100mg羽毛粉中添加2 mg的木瓜蛋白酶，选择乙酸-乙酸钠为缓冲液，pH值为1.8，水解温度为37℃，水解时间为10 h。
　　 ⑸辐照与木瓜蛋白酶复合处理降解羽毛效果的研究。用100 kGy剂量的γ射线对羽毛进行辐照处理，然后用木瓜蛋白酶对羽毛进行降解，探索辐照与木瓜蛋白酶相结合降解羽毛的最佳降解条件。确定辐照与木瓜蛋白酶复合处理降解羽毛的最佳条件为：100 kGy剂量的辐照处理，100 mg的羽毛中加入10 mL含有4.5 mg木瓜蛋白酶的缓冲液，pH值为7.0，水解温度为70℃，水解时间为10 h。