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博仕奥酶工程专家罗晓春:饲料原料中的蛋白质如何做才能高效利用

发布时间:2018-04-18 16:38    作者:陈志刚    来源:新牧网    查看:
    在4月17日举办的2018首届“穗风”饲料营养论坛上,博仕奥酶工程专家、华南理工大学教授罗晓春以《蛋白酶与动物营养健康》为题为300余名与会者授课,分享饲料原料中的蛋白质高效利用技术与策略。
    蛋白饲料原料资源短缺是导致饲料成本升高、加大养殖成本、制约行业发展的原因之一。若要扭转这一困境,还需技术手段的优化,来促进饲料原料中的蛋白吸收效率,并实现低值蛋白原料的高值化利用。酶解技术在提高蛋白质等营养物质的吸收,降低水产养殖水体污染以及畜禽粪便的氮排放污染等领域具有广泛应用。然而,由于饲料原料中的蛋白组成复杂,不同原料蛋白组成各不相同,现有的蛋白酶难以有针对性地高效水解蛋白原料。加之不同养殖动物的消化系统也不尽相同,已有的蛋白酶也不易适应动物胃肠的环境来发挥作用。不同家族的蛋白酶有不同的空间结构和酶解机制,结构的复杂性与其生物功能密切相关,其空间结构直接影响酶的最适温度、pH,温度及pH稳定性,酶的底物偏好性等重要酶学特性,进而影响其在饲料中的添加及最终的水解效率。罗晓春在分子层面上介绍了酶分子结构改造技术,通过酶分子的理性设计、底物结合口袋结构的改变、二硫键的增加等方法,改变酶的底物偏好性及温度稳定性等性质,让蛋白酶分子对目标蛋白原料有更高的水解性能。

    低值废弃生物质的再利用是提高资源使用效率的有效途径,尤其是将动物无法利用的低值高蛋白废料处理成动物可利用的高值蛋白,应用于动物养殖,降低生产经济成本。羽毛中虽然含有大量的蛋白质,但是由于羽毛蛋白质二硫键太多,动物内源蛋白酶无法将其水解吸收,所以不能作为饲料原料,也因此造成了资源的浪费,现有的羽毛处理技术也照成严重的环境污染。实现羽毛蛋白高效水解,转化成水溶性的蛋白,可极大提高羽毛作为动物饲料蛋白原料的利用价值。罗晓春表示,他们通过试验发现,加入还原剂或者使用巯基还原酶等方法,在打破蛋白中的二硫键后,再通过重组角蛋白酶处理,可以在短时间内对羽毛进行高效地水解,成为动物可吸收的小肽和氨基酸,实现低值羽毛的高值利用。

    据悉,鱼粉的价格高达到1.4万/吨,相较于鱼粉,每吨干虾壳的价格极为低廉,远远不及鱼粉。虾加工废弃物干重中约含50%的蛋白质,其氨基酸组成合理,必须氨基酸含量高,此外虾壳中的几丁质也是自然界除纤维素外的第二大生物质,由其水解获得的几丁寡糖是一个价值很高的生物活性物质,具有抗氧化、免疫刺激等功能。但是虾壳中蛋白质与几丁质和矿物质紧密结合在一起,有效成分不易分离,动物摄入后也无法消化吸收。传统的虾蟹壳通过强酸、强碱处理工艺,破坏了其中的蛋白质,并造成严重环境污染。尽管现有的酸性蛋白酶水解虾壳的蛋白回收率高,但是该酶的产量较低,价格昂贵不利于工业化推广。所以,若需要将虾壳作为饲料原料获取其中的蛋白质与几丁质,实现高值化,还需要制备高表达的蛋白酶和几丁质酶。”罗晓春说,他们总共获得了236个酸性蛋白酶基因和108个几丁质酶基因,使用不同的真核及原核表达系统重组表达,从中筛选获得了2个高表达酸性蛋白酶和2个高表达几丁质酶,可实现废弃虾蟹壳中的蛋白、几丁质及虾青素的高效回收利用。这为虾蟹壳在饲料原料中的深度利用提供了极佳的、环境友好的绿色技术手段。

    另外,罗晓春提到,在饲料中直接添加蛋白酶,需要考虑3个方面的因数,一是需针对不同动物的消化道特征来选择合适的蛋白酶;二是针对不同蛋白饲料原料的氨基酸组成,来选择合适的蛋白酶;第三还需考虑蛋白酶要与饲料中其他营养组分要兼容。

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