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芽孢桿菌加持,廢棄羽毛變身優質飼料!雞隻更好消化,吃羽毛補羽毛

芽孢桿菌加持,廢棄羽毛變身優質飼料!雞隻更好消化,吃羽毛補羽毛

正港的「吃羽毛補羽毛」來了!國內家禽每年產出近五萬公噸的廢棄羽毛,化製廠多以高溫高壓製成水解羽毛粉,添加於禽畜飼料中,但此製程若條件不當,產出的羽毛粉不利於動物消化吸收。臺灣大學動物科學系副教授魏恆巍以芽孢桿菌對羽毛進行發酵,利用菌體改變其胺基酸組成,產出羽毛粉讓動物更好吸收,有望取代貴桑桑的魚粉、作為 CP 值更高的飼料添加物!

電宰場的羽毛原料(照片提供/魏恒巍)

羽毛九成為角蛋白,但家禽消化道無法分解

羽毛是家禽電宰後產生的大宗廢棄物,但其實富含胺基酸,是可循環利用的資源。魏恒巍說明,長在雞隻身上的羽毛,其組成中 91% 為角蛋白、8% 脂肪、1% 為水,而角蛋白是由胺基酸組成,胺基酸含有氮元素,若經妥善化製可多方運用,例如作物所需的氮肥,或添加在飼料中為動物補充胺基酸。

角蛋白水解出的胺基酸,對於擁有羽毛的家禽類來說尤其滋補。魏恒巍表示:「通俗的說法是『以形補形』,因為水解羽毛粉所含的胺基酸組成,正是家禽長羽毛時所需要的」,不過,家禽的消化系統卻無法解開角蛋白化學結構中所含的「雙硫鍵」,此乃因家禽缺乏分泌角蛋白酶的能力。

魏恒巍說明,「雙硫鍵」沒被打開,家禽消化系統用來分解蛋白質的酵素,便無法接手將角蛋白分解成胺基酸的後續工作,更不用提吸收。因此沒有經過事先水解的羽毛,無法成為飼料原料。

高溫高壓製作羽毛粉,若化製不當,家禽難吸收

目前對付雙硫鍵的常見做法為高溫高壓化製處理,工序為:羽毛清雜後,放入高溫高壓化製爐,通過蒸氣加溫、加壓,化製條件依各家工廠而異,時間約 25 至 60 分鐘,壓力約每平方公分 2.6 至 4.0 公斤,溫度約 125 至 150℃。隨後烘乾、粉碎而成水解羽毛粉。

高溫高壓化製爐製成的羽毛粉(照片提供/魏恒巍)

魏恒巍表示,此做法的優點為能快速處理大量羽毛,因為大型電宰場每天都有堆積如山的廢棄羽毛產生,而且電宰過程中,家禽的血水,還有死後肛門括約肌失禁,導致排泄物流出,沾染到羽毛上,久置後羽毛會發臭,因此必須快速化製大量的羽毛。

國內 12 家化製廠為講求速率,大多採高溫高壓化製爐水解法處理,但此法若化製條件不足,有些「雙硫鍵」沒被打斷,會導致水解羽毛粉的消化率變差;反之化製條件若過於嚴苛,會使胺基酸降解或焦化,家禽則無法吸收利用。

微生物分解羽毛,產生有利家禽使用的胺基酸

魏恒巍現正研究以微生物來發酵羽毛,初步研究結果顯示,芽孢桿菌所分泌的蛋白酶能打斷角蛋白中的「雙硫鍵」,進而分解羽毛,有利於家禽吸收發酵後所產生的胺基酸。

他說明,芽孢桿菌在發酵的過程中不斷增殖,並以角蛋白所含胺基酸為原料,製成菌體需要的胺基酸,從而改造了發酵後水解羽毛粉中的胺基酸組成,作為飼料更有利於家禽生產,目前正對蛋雞與白肉雞進行相關試驗。

藉由微生物發酵羽毛(資料來源/Journal of Bioprocessing & Biotechniques )

研究成果有可能應用於飼料添加物嗎?魏恒巍表示,一般來說,幼年家畜、禽的飼料中往往會添加約 5% 的魚粉,一來是富含多種礦物質,二來其胺基酸組成良好且含量高,容易消化吸收,符合動物體所需。不過魚粉單價高,飼養者考慮到成本,成年家畜、禽的飼料通常不會添加。

魏恒巍進一步解釋,尤其是肉蛋奶產品即將上市前,成年家禽、畜動物幾乎不會食用魚粉,因為有些魚粉帶有腥味,可能影響肉、蛋味道,而引起消費者的嫌惡,故此時生產者會用單價低的羽毛粉來取代單價高的魚粉,像是生長期與肥育期的白肉雞,飼料中就會添加羽毛粉。

微生物需要時間來發酵分解羽毛(照片提供/魏恒巍)

後續研究方向:取代魚粉、縮短發酵時間、改善異味

除此之外,以微生物發酵的羽毛粉,若能在發酵的不同階段,引入能產生離胺酸或甲硫胺酸的菌種進行結合,便有可能大幅改造發酵羽毛粉的胺基酸組成,使之更接近魚粉胺基酸,且微生物在分解角蛋白的過程中,也可能會產生一些具有機能性的胜肽,有利於提高家畜、禽的生產。

魏恒巍表示,幼雛階段若也能以羽毛粉替換掉魚粉,對於生產者來說可以降低成本,尤其現在疫情造成原物料價格大漲,優質的魚粉價格每公斤可達 90 元以上,羽毛粉雖也漲價,但每公斤僅 16 元,相較之下非常實惠。

對於此技術的發展,魏恒巍認為,微生物分解羽毛的缺點在於發酵的過程中會有異味產生,需投資相關的設備,且比起高溫高壓化製爐水解,微生物分解需要花費較長的時間,較適合廢棄羽毛處理壓力較小的中、小型的業者,他所指導的博班生郭東隴後續則會更進一步研究如何縮短發酵時間、提高效率,並朝改善產品胺基酸組成的方向前進。

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