【羽毛废弃物高值化利用方法研究的文献综述2800字】

导论羽毛废弃物高值化利用方法研究的文献综述羽毛是鸟类和禽类表皮的一种衍生物，我们最常见到鸡毛就是羽毛的一种。羽毛经过细胞角质化的处理，其重量大约占生物总体重的十分之一。近些年来，我国家禽每年以超过10%REF_Ref11531\r\h[23]的增长率在增长，随着集约化和商业化养殖业的发展，羽毛也成为了一种量多而且难以简单就地处理的废弃物。在养殖场里，大量的羽毛没有办法有效利用，只能做简单的堆积，长时间堆积后最终的归宿就是垃圾处理焚烧场，这是一种非常不科学的处理方法。实际上，羽毛中有各种各样的物质，其中最为显著的是蛋白质含量，蛋白质的含量在羽毛中可以称得上非常可观，将羽毛废弃物中的蛋白质资源回收利用的话会是一笔宝贵的资源。虽然现在还没有成熟的羽毛资源化利用案例，但是在以美国和日本为首的发达国家已经有了成熟且可持续发展的羽毛粉加工业REF_Ref11557\r\h[24]。废弃羽毛直接利用目前还有一定的难度，但是将羽毛先制成羽毛粉再进开发和利用，可以创造出巨大的经济价值和社会价值。羽毛中的蛋白质最主要的存在形式是角蛋白，蛋白质在羽毛中的总质量占比很多，大致可以占到八成左右，羽毛角蛋白降解后可以产生复合氨基酸螯合剂，这种螯合剂可以和金属离子反应最终形成配位化合物，这样的反应有效提高了生物中微量元素的利用率。角蛋白是一组相对分子质量为30-33kb的蛋白质，角蛋白具有显著的中性缓冲不溶性多状，各种氨基酸总量为七成左右REF_Ref11583\r\h[25]。目前对于羽毛的处理有很多方法，包含物理的方法，化学的方法和微生物的方法等，其中最常使用的是高压蒸煮法REF_Ref11609\r\h[26]。1.1高压蒸煮水解法高压蒸煮水解法对羽毛进行一段时间的连续加热，期间保持高温高压蒸汽流动，破坏羽毛中的胱氨酸二硫键等化学键，使用时蒸汽压力至少高于138kPa，否则羽毛很少发生水解。但是持续的对羽毛进行蒸煮也会产生很多不好的效应，例如蒸汽的持续加热可能会破坏一些氨基酸的结构，通常来说具有热敏性质的氨基酸更容易受到影响；此外还有一个缺点也很显著，因为这种持续的高压，某些氨基酸的消化效率会降低，这样使得氨基酸最后的利用率也会降低，最终的羽毛产品会不够稳定REF_Ref11635\r\h[27]。不过，由于高压蒸煮水解法是目前来说工艺最简单，操控最容易，成本最低廉的方法，所以它认识目前最常用的方法。1.2羽毛挤压膨化法羽毛挤压膨化法是一种物理的处理方法，因为其需要用到的设备相比较于其他试验方法更少REF_Ref11710\r\h[28]，涉及到的物质加工成本低，对于氨基酸成分破坏比较少，此方法在国内外广泛应用。其主要步骤在在膨化机中进行，羽毛进行剪切、压缩、搅拌的作用，然后在高温高能场中进行煅烧，突然在最后经过膜孔的时候加压，使其只能通过流态化的方式被挤出，最终得到的羽毛粉膨胀多孔。值得一提的是，本试验在操作过程中可以将羽毛进行适度的水解、搅拌和破碎，使之可以直接膨化于膨化机内而不需要其他的操作步骤REF_Ref11736\r\h[29]。1.3化学处理法化学处理法大致可以分为两种，就是用我们常用的酸和碱进行一些化学反应，可以简单理解为羽毛中的角蛋白被盐酸、过氧乙酸和氢氧化钠等酸碱溶液使角蛋白分解。酸解法早在约1960年就有报道，主要用于农业生产中的饲料生产工业和科学研究领域的氨基酸生产工业REF_Ref11776\r\h[30]。大量数据显示，硫酸水解羽毛中在最佳条件下氨基酸的转化率达到47%左右，而当用碱水解达到最佳条件时氨基酸的转化率达37%左右。所以—定程度上用酸水解处理效果优于碱水解REF_Ref11805\r\h[31]REF_Ref11812\r\h[32]。采用化学处理法进行处理的时候，部分氨基酸也会参与进化学反应的过程，因此这种方法并不能完全保护好所有氨基酸，有一部分氨基酸会被破，此外，采用酸碱水解羽毛，对设备要求高，而且会有很多的盐类物质在中和的时候产生，增强产品的吸湿性，不利于保持产品干燥，并容易提高羽毛粉盐分含量。如果羽毛粉中的含盐量很高，并且羽毛粉还被运用到饲料中，一旦被动物食如就会抑制动物的生长。另外许多其他因素制约着水解效果，如化学试剂的种类与浓度、pH值、时间等，都在一定程度上提高了化学加工法的成本和难度REF_Ref11831\r\h[33]。1.4微生物发酵法微生物发酵法是羽毛加工成羽毛粉的所有方法中氨基酸平衡保持的最好的，羽毛的消化效果也是最好的，因此目前很多工厂已经开始采用微生物发酵的方法。羽毛角蛋白在自然界中被微生物分解的现象并不罕见，相反是一种普遍存在的现象，曾经从长期堆积羽毛的土壤中分离出过一株芽孢杆菌，用该菌发酵水解羽毛粉3d，最终实验测得消化率达到九成以上REF_Ref11864\r\h[34]。微生物发酵制备羽毛粉的工艺流程可以简单理解为：洗净—粉碎—加压—发酵—升温—干燥—粉碎，最终制得羽毛粉REF_Ref11893\r\h[35]。微生物发酵过程中没有使用任何的化学试剂和药剂，因此微生物发酵法是一种没有二次无污染的处理方法，非常值得提倡。本次毕业论文阐述的试验也采用的是微生物发酵法，但是本试验的微生物发酵并没有将羽毛制成羽毛粉，而是将羽毛直接与菇渣混合放入发堆肥箱中，引入YT06放线菌，促进羽毛和菇渣高温的堆肥箱的降解。1.5生物加工法生物加工法是利用生物酶来处理羽毛，实质上是一种连续加工法。这种加工方法的一个显著优点就是对羽毛原料本身的形态保持的比较完整，粉碎和破坏较少，其大部分颗粒破碎是通过生物处理容器中的酶系统与机械混合的共同作用而完成的，连续杀菌是在第二个容器中完成，此后尽可能在低温下干燥，最后进行冷却、粉碎。与传统的化学反应加工方法相比，此方法成本高，因此普及度不高，但该方法的两个突出优点，一是水解、杀苗、干燥均在较低温度下进行，低温的情况下蛋白质贬值的可能性减小，因此损失的氨基酸也减少了；二是氨基酸的消化率在羽毛粉的反应中显著提高，因为増加了可消化氨基酸，改善了必需氨基酸的平衡性，所以提高了羽毛粉的营养价值，并且氮的排放量也减少了REF_Ref12001\r\h[36]，这两个突出优点使得生物加工法具有很好的发展前景。参考文献刘玉芬，仇德勇，徐伟，等.羽毛粉加工工艺与开发[J].畜牧与饲料科学，2010，31(1):87-88.张大雷，单安山.羽毛粉蛋白饲料的开发及其在畜牧生产中的应用[J].饲料工业，2003，24（9）:49-51.YangHX,WangX,ZhengJ,etal.BiodegradationofacetamipridbyPigmentiphagasp.D-2andthedegradationpathway[J].IntemationalBiodeteriorationandBiodegradation,2013,85:95-102.李荣，管晓进，陈荣宗，等.阿维菌素降解菌株AW70的分离鉴定及降解特性研究[J]，土壤，2009,41(4):607-611.LiR，GuoXQ,ChenK,etal.Isolationofanisocarbophos-degradingstrainofArthrobactersp.scl-2andidentificationofthedegradationpathway[J].JournalofMicrobiologyandBiotechnology,2009,19(11):1439-1446.LiR,WangGL,ShenB,etal.RandomtransposonvectorspUTTnsforthemarkerlcssintegrationofexogenousgenesintogram-negativeeubacteriachromosomes[J].JournalofMicrobiologicalMethods,2009,79(2):220-226.沈德龙，曹凤明，李力.我国生物有机肥的发展现状及展望[J].中国土壤与肥料，2007(6):1-5.刘秀梅，刘光荣，冯兆滨，等.新型肥料研制技术与产业化开发[J].江西农业学报，2006，18(2):87-92.JarosiewicaA,TomaszewskaM.Controlled—-releaseNPKfertilizerencapsulatedbypolymericmembranes[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry,2003,51(2):413-417.胡可，李华兴，卢维盛，等.生物有机肥对土壤微生物活性的影响[J].中国生态农业学报，2010，2:303-306.张亚丽，张娟，沈其荣，等.秸秤生物有机肥的施用对土壤供氮能力的影响[J].应用生态学报，2002，12:1575-1578.李鸣雷，谷洁，高华.生物有机肥和有机无机复混肥的研制及应用[J].中国土壤与肥料，2008(1):56-59.马英建，徐峰，宫平国.春播覆膜大花生施用百事达生物有机肥效果试验研究[J].现代农业科技，2008(6):138-139.罗兴录，岑忠用，谢和霞.生物有机肥对土壤理化、生物性状和木薯生长的影响[J].西北农业学报.2008，17(1):167-171.介晓磊，王镇，化党领，等.生物有机肥对土壤氮磷钾及烟叶品质成分的影响[J].中国农学通报，2010，26(01):109-114.张志红，赵兰风，李华兴.生物有机肥对香蕉幼苗根系分泌物的影响[J].华南农业大学学报，2011，32(1):11-14.王立刚，李维炯，邱建军，等.生物有机肥对作物生长、土壤肥力及产量的效应研究[J].土壤肥料，2004(5):12-16.