用于制備水解的角蛋白材料的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設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)或來自毛發的粉末。
【背景技術】
[0002] 可使用動物羽毛、毛發、蹄、指（趾）甲等作為角蛋白材料（keratinaceous material)的來源。羽毛是來自家禽的副產品，并且毛發是來自豬、牛、羊等的副產品。而且 蹄或指(趾）甲（其可被磨碎)也可被用作角蛋白材料的來源。該角蛋白材料具有較高的蛋白 質含量，所述蛋白質由至少17種氨基酸組成。然而，由于高度結構化的多膚(存在很多（二） 硫橋），該角蛋白原材料很難被動物或人類消化。
[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）W提高消化率的方 法。已知方法包括在使用蒸汽的同時加壓水解、酶水解和用例如堿、酸或其它反應試劑化學 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，來自 角蛋白材料的部分水解的所得產物部分不溶于水，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，通過干燥技術將混合的產物轉化為干燥的固體材料。根據例 如胃蛋白酶消化率和/或回腸消化率測試，所得產物通常不是全部可被動物消化的。此外， 該產物還可能具有顯著量的抗營養(anti-nutritional)化合物，如羊毛硫氨酸。
[0005] 用于產生部分水解的角蛋白材料(如羽毛粉）的方法的幾個實例包括US5772968、 US4286884和US4172073dUS4172073設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。
[0006] 存在其它參考文獻，其除了使用蒸汽W外，還使用影響經水解的材料的化學組成 的化學試劑，并由于需要處理化學品而使得后處理程序更為復雜。運些方法的實例包括： W02011/003015，其使用低抑的氧化溶液;W01990/01023，其還使用過氧化氨;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行的水解。
【發明內容】
[0007] 本發明的一個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引本發明的另一個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較低含量的抗營養化合物如羊毛硫氨酸。
[0009]該目的是通過包括W下步驟的方法實現:在水的存在下加壓，并在低于約15己、優 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/時間/壓力的組合下，干燥所得的含有至少部分不溶物質的部分水解的產 物。
[0010] 優選地，該目的是通過包括W下步驟的方法實現的:在水的存在下加壓，并在低于 約15己、優選低于約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/時間/壓力的組合下，干燥所得的 含有至少部分不溶物質的部分水解的產物，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]優選地，胃蛋白酶消化率和/或回腸消化率的降低小于7%，更優選小于5% ;和/或 優選地，胃蛋白酶消化率和/或回腸消化率保持在約90% W上，更優選保持在約92% W上。 在進一步優選的實施方案中，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，更優選分別保持在約82 % W上和92 % W上。
[0014] 在一個實施方案中，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，優選地為約80°CW下的溫度，且更優選為約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] 在另一個實施方案中，干燥方法包括在熱空氣流中（如在流化床干燥器、環式干燥 器、滾筒干燥器等中，運些在下文中被稱作"熱空氣干燥器"）有效攬動角蛋白材料。在該情 況中，重要的是將熱暴露限制到最小。因此，在較短的時間段內（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，短時間熱暴露的最高溫度為約150°CW下，或優選 約120°C W下。當存在相對低含量水時，可存在相對高的溫度，因為水和熱的結合似乎是最 有害的。
[0016] 本發明的又一個目的在于提供對于飼料應用具有改善的營養價值的水解的部分 可溶的角蛋白材料。
[0017] 該目的是通過提供部分不可溶的角蛋白材料實現的，所述角蛋白材料的總氮物質 (Total Nitrogen Matter)的體內消化率高于80%，優選為約82% W上，運是在切除盲腸的 公雞中測量的，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為是抗營養 化合物，并且似乎是在干燥所述部分水解的角蛋白材料時形成的。由于羊毛硫氨酸是抗營 養的，因此動物使用大量能量將該無用化合物從體內除去。因而，對于向動物補充部分水解 的角蛋白材料運一具體目的而言，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營養化合物之一。另一種抗營養化 合物是例如賴-丙氨酸。
[0020] 本發明的重要優點在于，相對于市場上可商購的水解角蛋白材料(如羽毛粉），本 發明降低了羊毛硫氨酸的形成。
[0021] 通過測量回腸消化率和/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，普通技術人員能夠優化干燥條件W實現本發明的優點。
[0022] 優選地，W連續的過程加壓進行水解，同時使用蒸汽。然而，也存在分批過程，并且 其同樣可用。
[0023] 在本發明的一個實施方案中，優選在盤式干燥器中進行干燥，其壓力低于約0.4己 (絕對值），同時將盤子加熱到低于約160°C、優選低于140°C、甚至更優選低于130°C的溫度。
[0024]在可選的實施方案中，所述干燥器為熱空氣干燥器(優選流化床干燥器），優選在 小于約10分鐘的時間內、并且更優選在小于約5分鐘的時間內，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式干燥器。
[00劇發明詳述
[0026] W下是僅通過實施例的方式并參照實施例對本發明的某些實施方案的說明。
[0027] 本發明的方法包括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] 實現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選保持在低于約 120°C、優選低于約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 間段。
[0029] 在本發明的一個實施方案中，在減壓下進行干燥。合適的壓力包括低于約0.5己 (絕對值）、優選為約0.4己W下的壓力。在例如0.3己的壓力時，水在約70°C時沸騰，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溫度。也可使用甚至更低的真空度， 但是可能的缺點是維持該低真空度的費用相對昂貴。因而，降低的壓力通常為高于10毫己 (絕對值），并優選為約100毫己W上的壓力。
[0030] 為了實現較為經濟的方法，重要的是用于處理角蛋白材料的設備或設施能夠每小 時處理約2噸W上，優選每小時處理約4噸至約15噸。由于要求相對較高的處理量，幾種干燥 技術，例如在烘箱中過夜干燥，都無法使用。此外，優選不