禽蛋加工副产物蛋壳资源在饲料行业中应用

苏 亮,温佳奇,胡书蒙,马 静,王玉华

(吉林农业大学，吉林 长春 130118)

禽蛋加工副产物蛋壳资源在饲料行业中应用

苏 亮,温佳奇,胡书蒙,马 静,王玉华

(吉林农业大学，吉林 长春 130118)

我国是禽蛋生产消费大国，目前禽蛋产量已突破3 000万t，大量禽蛋的生产加工和日常食用导致每年有大量的蛋壳产生，但只有少量应用于生产加工动物饲料，大部分被废弃，利用率较低且造成环境污染。蛋壳作为重要的禽蛋加工副产物，如果将其合理开发利用，会创造很大社会经济效益。阐述了蛋壳的组成、营养物质的加工提取技术及在饲料行业的应用，并针对我国未来在蛋壳资源的综合利用上作出展望。

蛋壳资源；动物饲料；综合利用

在科学技术日新月异，人民的生活水平逐年提高的21世纪，作为消费者的我们对于食品安全的关注度越来越高，更加注重饮食营养、膳食平衡等。禽蛋因具有较全面的人体所需营养物质，价格也在大多数消费者的可接受范围，所以成为了我们每天必不可少的食物，但是人们将蛋清和蛋黄食用后，却将有很高潜在回收价值的蛋壳废弃。2015年我国禽蛋产量为2 999万t[1],2016年已突破3 000万t，禽蛋组成中，10%～12%为蛋壳，按照这个比例计算，蛋壳全年产出量超出300万t。目前，这些蛋壳只有少量用于生产加工动物饲料、蛋壳血肥等，大部分被废弃，蛋壳当中残留的蛋清及蛋壳膜等物质造成资源浪费[2]，同时污染环境。

蛋壳、蛋壳内膜及残留的蛋清当中有很多有效成分在饲料行业中均有应用。由于蛋壳中主要成分为碳酸钙，可将其转化成乳酸钙、丙酸钙、柠檬酸钙等，作为钙源得到更好的利用。例如：乳酸钙和丙酸钙可分别作为饲料的添加剂和防霉剂；蛋壳膜中角蛋白可添加到饲料中提高动物机体免疫力，硫酸软骨素可以降低畜禽软骨病的发生，提高胶原蛋白、结缔组织等在机体内的代谢；残留的蛋清中提取溶菌酶，添加到饲料中具有杀菌和防腐的作用；也可将蛋壳打磨成粉作为钙源直接加入到饲料中[3]，补充动物生长所需钙质。蛋壳资源当中的诸多营养成分在饲料行业中的应用，不仅大大减少了生产成本，同时创造很大的经济效益。

1 蛋壳的结构与组成

废弃的蛋壳在宏观结构上主要有蛋壳、蛋壳内膜以及残留的少部分蛋清。经研究显示蛋壳92%～96%的成分为碳酸钙[4-7]及铁蛋白等营养物质，还含有少量的P2O5,Na2O,SrO,SiO2,MgO,Al2O3,Fe2O和NiO,约占蛋壳成分的1.5%。X射线衍射显示有方解石的吸收峰，这是检测到的唯一的结晶石吸收峰[8-9]，更加间接证明蛋壳当中主要成分为碳酸钙。由于含有丰富的钙源，添加到畜禽饲料中可促进动物机体骨骼发育。蛋白质是蛋壳膜的主要成分，大约含有90%[10-11]，以糖蛋白为主，同时含有角蛋白、卵清蛋白、骨桥蛋白等[12]。蛋壳膜中还含有脂类和碳水化合物，无机物主要有钙、锶、镁等，不含有铅、汞、铬等有害物质。蛋壳中残留的蛋清主要成分为卵白蛋白，同时含有溶菌酶、球蛋白和抗生素蛋白等，饲料中常用的为溶菌酶，具有防腐和抑菌的作用。

2 蛋壳资源的加工技术及在饲料中的应用

蛋壳中所含有的诸多物质可以提取出来用于生产加工动物饲料或饲料添加剂，促进动物生长，增强机体免疫力等。目前应用较多的是将废弃蛋壳收集起来，制成蛋壳粉直接加入到动物饲料中，补充动物生长发育所需钙质。将蛋壳粉添加到猪的饲料中，有利于猪机体钙磷比例的调整和获得必要的微量元素。蛋壳粉添加到产蛋鸡日饲料中，可提高产蛋率，延长产蛋期[13]。蛋壳资源在饲料中的应用不仅使其得到充分的利用，同时可减少畜禽饲料的生产成本，创造更高的经济价值。

2.1 蛋壳源有机酸钙制备技术及在饲料中的应用

2.1.1蛋壳源有机酸钙的制备

目前，国内较常见的蛋壳源有机酸钙的制备方法主要有直接中和法、高温煅烧法、微生物转化法。直接中和法，即蛋壳粉与有机酸中和。秦建芳利用直接中和法，固液比1∶10，60℃下反应6.5 h。丙酸钙产率为70.35%[14]。李涛采用两步反应制备丙酸钙，一步和二步反应时间分别为1.8 h和55.8 min，反应温度77.7℃，料液比1∶17.4，丙酸钙得率高达98.26%[15]。高温煅烧法制备有机酸钙，先将蛋壳碳酸钙高温煅烧转化成氧化钙，再与有机酸反应制得有机酸钙。900℃高温下煅烧2 h，制得蛋壳灰粉，加入50 ml水和35 ml的1 mol/L柠檬酸，反应温度为70℃，柠檬酸钙的产率可达84.36%[16]。微生物转化法是利用微生物发酵产生有机酸，再向发酵液中添加蛋壳粉，经过过滤、纯化等工艺制备有机酸钙。丁邦琴利用丙酸杆菌，在35℃、40 g/L的葡萄糖浓度条件下，发酵60 h,制取丙酸发酵液，再将5 g煅烧后的蛋壳粉加入发酵液中，反应1 h，经过滤、蒸发结晶等工艺得到丙酸钙，产率为85.8%[17]。还有超声波法和脉冲电场法等，但在我国利用相对较少。

2.1.2蛋壳源有机酸钙在饲料中的应用

传统的蛋壳粉饲料的制作方法很简单，将蛋壳在60℃的铁锅中翻炒后磨碎，便可加入到畜禽饲料当中。但是蛋壳中的钙主要以碳酸钙的形式存在，不易吸收利用。因此，研究人员重点研究开发蛋壳源有机酸钙，如乳酸钙、丙酸钙、醋酸钙等[18]。乳酸钙可作为饲料添加剂，王继华[19]通过比较甲酸钙、乳酸钙及柠檬酸钙对仔猪生长性能的影响，当乳酸钙的添加量为0.88%时促进生长作用较好。丙酸钙可作为饲料防霉剂和抑菌剂，丙酸钙对饲料中的霉菌、革兰氏阴性菌、黄曲霉等具有防霉、防腐败作用[20]，研究显示，当pH值在5.0时，丙酸钙的抑菌效果最好。我国饲料防霉剂主要靠进口，成本很高，蛋壳源丙酸钙制备方法简单，原料来源丰富，大大提高了蛋壳资源在饲料行业中的利用率。

2.2 蛋壳源溶菌酶的提取技术及在饲料中的应用

2.2.1蛋壳源溶菌酶的提取

溶菌酶又称胞壁质酶，主要存在于残留的蛋清中，蛋壳膜中也含有少量溶菌酶。溶菌酶可作为抑菌剂、抗菌剂，添加到饲料中具有促进动物机体生长的作用。废弃蛋壳中提取溶菌酶会创造很大的经济效益[21]。聚丙烯酸沉淀法提取蛋壳膜中的溶菌酶，需要先在酸性溶液中将蛋壳膜溶解，再加入聚丙烯酸形成聚丙烯酸-溶菌酶的聚合物，将聚合物解离后得到溶菌酶晶体。利用此方法不仅生产成本低，而且聚丙烯酸用量少且因其可以通过硫酸从钙盐中释放，故可重复使用。陈若飞[22]利用此方法优化最佳提取溶菌酶的工艺条件，结果表明，抽提pH值和温度分别为4.5和40℃，抽提液NaCl的质量分数为1.5%，盐析pH值为11时，从250 g鸡蛋壳中可提取出0.200 3 g溶菌酶。双水相萃取技术分离生物分子，不影响其活性，且分离效率高、成本低、操作简单等[23-24]。上官丁聪等[25]利用聚乙二醇-碳酸钠双水相体系与树脂联用，从蛋壳资源中提取溶菌酶，双水相的比例为35%∶15%时，溶菌酶的提取率达0.004%。目前应用较多的提取溶菌酶的方法为聚丙烯酸沉淀法。

2.2.2蛋壳源溶菌酶在饲料中的应用

溶菌酶添加到饲料中具有抑菌效果，是良好的饲料杀菌剂。孙小青[26]体外试验研究表明，当溶菌酶的浓度在200 mg/kg时会出现抑菌现象，所以每千克饲料建议添加200 mg溶菌酶。通过溶菌酶与那西肽、吉他霉素、金霉素三种抗生素的比较研究发现，溶菌酶可代替这三种抗生素，添加到饲料中能提高肉鸭的日增重，降低料肉比，并且不影响其他生产性能。张世卿[27]研究发现，仔鸡饲料中添加0.5 g/kg溶菌酶，仔鸡对养分的消化吸收和机体免疫力均有所提高。Elizabeth[28]等研究发现，用含200 mg/kg溶菌酶饲料饲喂猪，可显著减少肠道致病大肠杆菌的数量，改善肠道健康。蛋壳源中溶菌酶提取技术日渐成熟，且生产成本低，饲料中抗生素的禁止使用，使溶菌酶在畜牧业中的应用越来越广泛。

2.3 蛋壳源其它有效物质的提取及在饲料中的应用

2.3.1蛋壳源其它有效物质的提取

蛋壳中还有很多物质在饲料中具有应用价值，例如角蛋白、硫酸软骨素等营养成分。角蛋白中含有大量的半胱氨酸，很难溶解[29]，目前主要应用的提取方法有三种：化学法、机械法和酶法[30]。前两种方法相对酶法缺点较多，酶法提取物更稳定，反应条件相对温和，并且不破坏营养成分[31]，是一种绿色环保的方法，目前应用较多的是碱性蛋白酶。提取硫酸软骨素的方法主要有：中性盐法、稀碱加酶解法、碱提法等。中性盐法，不污染环境但是产率低；碱提方法中硫酸软骨素不易从溶液中分离，增加生产难度；稀碱加酶解[32]的方法相对较实用，不改变大分子的结构，生产成本低，有相对较高的产率和纯度。

2.3.2蛋壳源其它有效物质在饲料中的应用

蛋壳膜中的有效成分较多，提取出来可以为饲料提供很多营养物质。蛋壳膜的主要组成成分是蛋白质，还含有葡萄糖醛酸、硫酸软骨素等营养物质。可根据纯化的程度不同分别应用于食品、医药、饲料等行业中[33]，应用在饲料中可促进动物生长，提高动物机体免疫力，提高动物进食量等功效。葡萄糖醛酸可为动物的肌肉、脂肪组织、大脑神经系统等提供相应的能源。硫酸软骨素是动物机体软骨组织的重要组成成分，参与胶原蛋白、结缔组织等黏多糖和含疏基酶在体内的代谢。

3 展望

如今，废弃资源的综合利用和有效处理是社会环境和经济共同关注的热点问题。国外一些国家在蛋壳利用上的技术相对我国较成熟，如美国专家早已研发出蛋壳高效的壳膜分离方法，分离出的蛋壳应用在各个领域；日本已经完全熟练的掌握了将蛋壳粉制作成补钙剂技术[34]。我国对此资源的利用率不高，生产技术较落后，仅有少量的蛋壳应用在了动物饲料中。未来随着科学技术的不断发展，研究的不断深入，蛋壳资源的应用领域将不断扩大，将蛋壳粉应用于织染业以增加染料的固色效果；利用微生物转化法将蛋壳粉与其它农业副产物共同发酵制备成高钙动物饲料；根据蛋壳粉可以增加木塑材料性能的研究，可将蛋壳应用于造纸工业，生产硬度较强的包装材料，降低破损率等等。

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Applicationoftheeggshellresouceduringeggprocessinginfeedindustry

SU Liang,WEN Jia-qi,HU Shu-meng,MA Jing,WANG Yu-hua

(Jilin Agricultural University， Changchun 130118，China)

China is a large egg production and consumption country,the current egg production has exceeded 30 million tons,and a large number of eggs production and processing and daily consumption will lead to massive eggshell production each year,but only a small amount are used in the production of animal feed,the most are abandoned.The low utilization rate causes environmental pollution.Eggshell as an important egg processing by-product,its rational development and utilization will create a great social and economic benefits.We described the composition of eggshell,nutrient processing and extraction technology in the feed industry,and made a prospect in the comprehensive utilization of eggshell resources for the future.

eggshell resouce；animal feed;comprehensive utilization

2017-9-17；

2017-10-25

苏 亮(1993-)，男，硕士，研究方向为农产品加工与功能性食品。

王玉华(1972-)，女，教授，博士生导师，研究方向为食品生物制造及功能性食品。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.12.012

S816.4

A

1003-6202(2017)12-0046-04

梅竹)