用于制备水解的角蛋白材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于制备水解的角蛋白材料的方法，所述角蛋白材料为如羽毛粉 (feather meal)或来自毛发的粉末。
【背景技术】
[0002] 可使用动物羽毛、毛发、蹄、指（趾）甲等作为角蛋白材料（keratinaceous material)的来源。羽毛是来自家禽的副产品，并且毛发是来自猪、牛、羊等的副产品。而且 蹄或指(趾）甲（其可被磨碎)也可被用作角蛋白材料的来源。该角蛋白材料具有较高的蛋白 质含量，所述蛋白质由至少17种氨基酸组成。然而，由于高度结构化的多肤(存在很多（二） 硫桥），该角蛋白原材料很难被动物或人类消化。
[0003] 存在很多用于制备（部分)水解的角蛋白材料(如羽毛或毛发）W提高消化率的方 法。已知方法包括在使用蒸汽的同时加压水解、酶水解和用例如碱、酸或其它反应试剂化学 水解。
[0004] 通常不将角蛋白材料完全水解为单氨基酸W改善可消化性。在很多方法中，来自 角蛋白材料的部分水解的所得产物部分不溶于水，并且可包含液体（溶解的）材料和固体 (不溶的)材料的混合物。通常，通过干燥技术将混合的产物转化为干燥的固体材料。根据例 如胃蛋白酶消化率和/或回肠消化率测试，所得产物通常不是全部可被动物消化的。此外， 该产物还可能具有显著量的抗营养(anti-nutritional)化合物，如羊毛硫氨酸。
[0005] 用于产生部分水解的角蛋白材料(如羽毛粉）的方法的几个实例包括US5772968、 US4286884和US4172073dUS4172073设及水解的羽毛的水溶性部分，并因此与仅部分可溶的 广品不相关。
[0006] 存在其它参考文献，其除了使用蒸汽W外，还使用影响经水解的材料的化学组成 的化学试剂，并由于需要处理化学品而使得后处理程序更为复杂。运些方法的实例包括： W02011/003015，其使用低抑的氧化溶液;W01990/01023，其还使用过氧化氨;US4232123，其 描述了酶水解之后的酸水解；W及EP0499260,其描述了用亚硫酸盐进行的水解。
【发明内容】
[0007] 本发明的一个目的在于提供用于制备水解的、部分可溶的固体角蛋白材料的方 法，所述角蛋白材料具有改善的消化率。
[000引本发明的另一个目的在于提供用于制备水解的、部分可溶的固体角蛋白材料的方 法，所述角蛋白材料具有相对较低含量的抗营养化合物如羊毛硫氨酸。
[0009]该目的是通过包括W下步骤的方法实现:在水的存在下加压，并在低于约15己、优 选低于约10己的压力下加热，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/或回肠消化率的降低小于10%，和/或使得胃蛋白酶消化率和/或回肠消化率保持高 于85%的溫度/时间/压力的组合下，干燥所得的含有至少部分不溶物质的部分水解的产 物。
[0010] 优选地，该目的是通过包括W下步骤的方法实现的:在水的存在下加压，并在低于 约15己、优选低于约10己的压力下加热，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/或回肠消化率的降低小于10%的溫度/时间/压力的组合下，干燥所得的 含有至少部分不溶物质的部分水解的产物，其中胃蛋白酶消化率和回肠消化率分别保持高 于 75 % 和 85 %。
[0011] 根据水解的角蛋白材料的分子量可W明显看出，所述水解并非完全化学水解为单 氨基酸，而是所述水解包括水解多肤中的大量酷胺键。
[0012] 在水解步骤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]优选地，胃蛋白酶消化率和/或回肠消化率的降低小于7%，更优选小于5% ;和/或 优选地，胃蛋白酶消化率和/或回肠消化率保持在约90% W上，更优选保持在约92% W上。 在进一步优选的实施方案中，胃蛋白酶消化率和回肠消化率分别保持在约80% W上和90% W上，更优选分别保持在约82 % W上和92 % W上。
[0014] 在一个实施方案中，干燥方法包括在减压下干燥，W使得材料的溫度保持为低于 约90°C的溫度，优选地为约80°CW下的溫度，且更优选为约75°CW下的溫度，如约60至约75 °C，或例如约70°C W下的溫度。
[0015] 在另一个实施方案中，干燥方法包括在热空气流中（如在流化床干燥器、环式干燥 器、滚筒干燥器等中，运些在下文中被称作"热空气干燥器"）有效揽动角蛋白材料。在该情 况中，重要的是将热暴露限制到最小。因此，在较短的时间段内（如约60秒或约30秒），该材 料可为约l〇〇°C或约120°C的溫度。通常，短时间热暴露的最高溫度为约150°CW下，或优选 约120°C W下。当存在相对低含量水时，可存在相对高的溫度，因为水和热的结合似乎是最 有害的。
[0016] 本发明的又一个目的在于提供对于饲料应用具有改善的营养价值的水解的部分 可溶的角蛋白材料。
[0017] 该目的是通过提供部分不可溶的角蛋白材料实现的，所述角蛋白材料的总氮物质 (Total Nitrogen Matter)的体内消化率高于80%，优选为约82% W上，运是在切除盲肠的 公鸡中测量的，所述材料的羊毛硫氨酸含量低于约2wt%。
[0018] 羊毛硫氨酸是具有单硫桥的半脫氨酸的二聚体。羊毛硫氨酸通常被认为是抗营养 化合物，并且似乎是在干燥所述部分水解的角蛋白材料时形成的。由于羊毛硫氨酸是抗营 养的，因此动物使用大量能量将该无用化合物从体内除去。因而，对于向动物补充部分水解 的角蛋白材料运一具体目的而言，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营养化合物之一。另一种抗营养化 合物是例如赖-丙氨酸。
[0020] 本发明的重要优点在于，相对于市场上可商购的水解角蛋白材料(如羽毛粉），本 发明降低了羊毛硫氨酸的形成。
[0021] 通过测量回肠消化率和/或胃蛋白酶消化率、W及在加热步骤中形成的羊毛硫氨 酸量，普通技术人员能够优化干燥条件W实现本发明的优点。
[0022] 优选地，W连续的过程加压进行水解，同时使用蒸汽。然而，也存在分批过程，并且 其同样可用。
[0023] 在本发明的一个实施方案中，优选在盘式干燥器中进行干燥，其压力低于约0.4己 (绝对值），同时将盘子加热到低于约160°C、优选低于140°C、甚至更优选低于130°C的溫度。
[0024]在可选的实施方案中，所述干燥器为热空气干燥器(优选流化床干燥器），优选在 小于约10分钟的时间内、并且更优选在小于约5分钟的时间内，将出口气流保持在低于约 120°C的溫度。或者，热空气干燥器为快速干燥器或环式干燥器。
[00剧发明详述
[0026] W下是仅通过实施例的方式并参照实施例对本发明的某些实施方案的说明。
[0027] 本发明的方法包括W下步骤:在压力下使角蛋白材料部分水解，其中蒸汽压力低 于约15己、优选低于约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] 实现如此高消化率的步骤之一是在干燥步骤中将角蛋白材料优选保持在低于约 120°C、优选低于约100°C或低于约80°C的溫度。溫度的上限值取决于保持如此高溫度的时 间段。
[0029] 在本发明的一个实施方案中，在减压下进行干燥。合适的压力包括低于约0.5己 (绝对值）、优选为约0.4己W下的压力。在例如0.3己的压力时，水在约70°C时沸腾，因而大 部分角蛋白材料的溫度保持为低于一定压力下的沸点溫度。也可使用甚至更低的真空度， 但是可能的缺点是维持该低真空度的费用相对昂贵。因而，降低的压力通常为高于10毫己 (绝对值），并优选为约100毫己W上的压力。
[0030] 为了实现较为经济的方法，重要的是用于处理角蛋白材料的设备或设施能够每小 时处理约2吨W上，优选每小时处理约4吨至约15吨。由于要求相对较高的处理量，几种干燥 技术，例如在烘箱中过夜干燥，都无法使用。此外，优选不