水解羽毛粉於肉鸡饲粮中之应用

一、前言

        羽毛占鸡体重的5~7％，羽毛粉所含之蛋白质约85~90％(郑与詹，1991)。若能有效利用羽毛粉取代饲料中之蛋白质源，可降低饲料成本。羽毛之蛋白质含量达95％以上，主要成分为双硫结合(-S-S-)之角蛋白(Kertin)，羽毛对禽畜而言完全无利用价值(洪，1993)。此消化率差，乃由於角蛋白分子内胱胺酸的双硫键高度键结氢键与厌水性端交互作用所导致，且动物体本身也缺乏此种蛋白质分解酵素(郑与詹，1991)。故羽毛中蛋白质欲使用於禽畜饲粮中必须先经过水解处理，以分解其中之角蛋白，以提高禽畜对其之利用率，并提高羽毛蛋白质之利用价值。

二、羽毛粉

        羽毛之水解方式目前大致可分高温高压水解羽毛粉、酵素水解羽毛粉与羽毛溶成物三类，分述如下：

       1. 水解羽毛粉

        AAFCO定义："家禽屠体脱毛处理所得之羽毛，经清洗、高压水解处理後之产品，粉碎之即为水解羽毛粉，本品不可含有添加物或催化剂，胃蛋白消化率应在75％以上。"

        水解羽毛粉之处理过程中，蒸气压与时间控制得宜否，可左右成品之优劣，一般以30psi，1.5小时为标准(50 psi 1hr；Morris and Balloun)，处理操作时水份一定要够，才能达到完全水解之目的(洪，1993)。水解羽毛粉之一般成分、CNS规格与日本规格如表1。影响水解羽毛粉品质之最大因素在於水解的程度，过度水解(如胃蛋白消化率在85％以上)乃蒸过度所致，会破坏胺基酸，降低蛋白质品质，同样水解不足(如胃蛋白消化率在65％以下)，乃蒸不足所致，双硫键未完全分解，蛋白质品质不良。水解羽毛粉乃廉价之蛋白质，但品质变化很大。羽毛粉的成分乃其营养价值随处理方法的不同与原料中混入禽畜之头、脚、颈、肉脏与屠体的多寡，而有显着的差异(洪，1993)。以热蒸气水解羽毛粉之缺点为：(1)热敏感性胺基酸受蒸气所解。(2)所得之羽毛粉消化率较低(郑与詹，1991)。

表1. 水解羽毛粉之一般成分与CNS规格

注：1. CNS并规定盐酸不溶物应在2％以下，铬含量在10ppm以下。

        2. a. 表示含量应於标示值以下。b. 表示含量应於标示值以上。(资料来源：洪，1993)

        2. 酵素水解羽毛粉

        羽毛粉经高温(146℃)高压(3.2kg／cm²)处理，再於旋转式烘箱(circulating air oven)中烘乾，最後再以锤碎机粉碎之。以200g经前处理之羽毛粉加入58℃热水100ml，并水浴之。pH以ammonia维持於8.5。添加0.4％之酵素(commercial proterolytic enzyme Maxatase；activity was 330000 Delft Units／g)於悬浮之羽毛粉中(wt／wt dry matter basis)。於52℃振荡培养2小时，然後以87℃加热5分钟。再将经酵素水解之羽毛粉快速冷却，并冷冻乾燥之(Papadopoulos, et al., 1985)。

        3. 羽毛溶成物(feather-lysate)：

        此种方法即为羽毛的生物性处理方法，由此方法制成之羽毛粉较经济且营养价值亦较水解羽毛粉佳。此方法之制程如图1，鸡只脱毛後一小时内以温水清洗取得之羽毛，再将羽毛置於60℃循环热的烘箱中乾燥72小时。在接种菌株(Bacillus licheniformis；PWD-1菌株)前，羽毛先以锤碎机粉碎并以120℃、15psi、15-20分钟之高压灭菌。取经增殖後之活菌培养液2升，加入500g(乾基计)经锤碎机锤碎之羽毛粉，即以羽毛粉一份(2公斤)、培养液四份(8公升)，置於10公升之大玻璃瓶中以50℃厌氧培养五天(嗜氧性培养亦可)，经五天培养後以125℃加热15分钟，再以60℃热风乾燥48小时，最後再以锤碎机碎成1mm大小之细粉，即完成(郑与詹，1991)。

三、水解羽毛粉於肉鸡饲粮上之利用

        羽毛粉之胺基酸组成中含较高量的cystine(4.19％)与lanthionine(1.72％)(图1)，methionine、lysine、hitidine与tryptodhan含量较低。水解羽毛粉之粗蛋白含量一般在80％以上(表2)，但若含有头、颈、骨与内脏等附产物，直接影响其粗蛋白质含量。水解羽毛粉之ME低，且变异大。水解羽毛粉之品质变化大，其主要成分为蛋白质，占80％以上，胺基酸中以含硫胺基酸最高，但以胱胺酸为主，水解过度时，胱胺酸损失最多，但羽毛粉中胱胺酸含量特高，只要不严重，并不影响产品价值。此外白胺酸含量亦多，但蛋胺酸、离胺酸、色胺酸与组胺酸含量均很低，用於饲料中易造成胺基酸之不平衡(洪，1991)。

表2. 羽毛粉之ME(Kcal／kg)、cp％、用量％与饲养日龄

*为占总粗蛋白之百分比

        水解羽毛粉可补充鸡饲料中含硫胺基酸需要，肉鸡饲粮中可取代部分豆粉，平衡胺基酸後可使用至5％，取代量太高或品质不良者会影响生长。

        由鸡只之生物测定结果(表3)如下：添加Met组(第2组)之增重与饲料效率，显着(p＜0.01)的较第3、4与5组者好。而添加Met与Lys组(第6组)之增重与饲料效率，显着(p＜0.05)的较第7~11组好。由上可推测羽毛粉对鸡只而言，Met为第一限制胺基酸，Lys则为第二限制胺基酸。而第12与13组之增重与饲料效率相类似，且均约为第16组的1／5，而第16组之饲料效率为608g／kg(gain／feed)，故His与Try同为第三限制胺基酸，Met、Lys、His且与Try为羽毛粉对鸡只之限制胺基酸(Barker et al., 1981)。

表3. 羽毛粉之限制胺基酸a

a. Data represent means of triplicate of 5 male chicks during the period 8 to 16 days posthaching ; average initial weight was 76g.

b. Basal diet contained 20.4％ protein from feather mesl.(from Baker, 1981)

        Willam et al., 1991进行羽毛溶成物与其他粉毛粉饲养试验，发现厌氧处理之羽毛溶成物其16日(6~21日龄)期间之体重显着(p＜0.05)较好氧性处理及未经处理之羽毛粉佳(表4)，此可能是因为有氧气存在时，由角蛋白分解之胺基酸快速地被异化(catabolizes)，而在厌氧状态时，胺基酸与peptids之代谢速率较慢，因此逐渐被累积起来，因此William and Shih, 1989；William et al., 1990所发现羽毛粉在厌氧性培养基中发酵所产生之可溶性胺基酸浓度高於好氧性发酵状态者。日粮3其体增重甚至比仅含15％粗蛋白组之日粮(2)组差，饲粮消耗量四组间均无显着差异。

表4. 蛋白质取代试验，6~21日龄之增重(g／只)、饲料消耗量(g／只)与饲料利用率

a-d同行之间具不同标示者具显着差异(p＜0.05)(from郑与詹，1991)        

        以试验日粮为基础料额外添加大豆粉或羽毛溶成物或商业羽毛粉或未经处理羽毛粉(Autoclave only)分别添加3％或6％或9％不等，使其蛋白质分别达13％或16％或19％结果以线性回归图示於图2，饲与大豆粉玉米饲粮之增重选大豆粉蛋白质之增加而呈直线增加，鸡只饲与羽毛溶成物与饲与大豆粉者均有相同之生长反应，而羽毛溶成物较未经处理羽毛粉与商业用羽毛粉有较佳之表现(郑与詹，1991)。

四、结论

        1. 水解羽毛粉之营养价值不及大豆粉，但经调整後可用至5％。

        2. 羽毛粉本身原料、水解过程及加工条件直接影响水解羽毛粉之品质。

        3. 水解羽毛粉经厌氧发酵後，其营养价值接近大豆粉。