《Journal of Cleaner Production》：Valorization of raw hide trimmings as alternative protein source for poultry feed: A step towards sustainable waste management and circular bioeconomy
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家禽饲料中利用胶原蛋白丰富的制革废料TRHTW替代传统蛋白源，通过化学分析、显微及晶体结构表征证实其营养与安全性，试验显示可提升增重9.3%、产蛋效率3%、降低饲料成本15%，并符合欧盟及印度重金属安全标准。
塔雷库尔·伊斯兰博士（Md. Tarekul Islam）| 埃利亚斯·乌丁博士（Md. Elias Uddin）| 苏扎乌尔·卡里姆博士（Md. Suzaul Karim）| 阿明努尔·伊斯兰（Aminul Islam）
皮革工程系，机械工程学院，库尔纳工程技术大学，库尔纳，9203，孟加拉国
摘要
随着大豆粉和玉米等传统蛋白质来源成本的上升，人们开始寻找可持续的替代品用于家禽饲料。本研究探讨了在铬鞣制前产生的富含胶原蛋白的皮革废料（TRHTW）作为传统蛋白质部分替代品的使用。通过凯氏定氮法测定，提取的蛋白质含量占干重的96%。本研究提出了一种新方法，即将预鞣制过程中的皮革废料中的蛋白质应用于家禽饲料配方中——这一领域在现有文献中尚未得到充分探索。喂食试验表明，含有21%蛋白质和3200千卡/千克能量的饲料可使体重增长提高9.3%，产蛋效率提高3%，同时饲料生产成本降低了15%。使用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析了饲料中的功能性蛋白质基团，X射线衍射（XRD）评估了结晶度和结构完整性，扫描电子显微镜（SEM）观察了微观形态，原子吸收光谱（AAS）测定了微量金属含量。铬的含量仅为0.002 ppm，远低于欧洲和印度家禽饲料安全标准规定的10 ppm限制。这些发现突显了皮革废料作为可持续饲料成分的潜力，有助于将皮革废弃物转化为家禽生产的增值资源，从而实现循环经济目标。
引言
皮革产业是世界经济的重要支柱，每年生产约230亿平方英尺的皮革（China等人，2020年）。然而，将生皮加工成成品皮革的过程资源消耗巨大，并产生大量废弃物。据估计，最终皮革产品中仅保留了原始皮革的25-30%，其余部分以固体或液体废弃物的形式排放（De Aquim等人，2010年）。在皮革加工过程中产生的各种废弃物中，每吨皮革会产生600-700公斤的固体废弃物，包括TRHTW、肉屑废弃物、分割屑和抛光粉尘（Noyon等人，2023年）。这些废弃物通常富含有机物，由于鞣制过程中使用了石灰、硫化物、脂肪、蛋白质和铬盐等物质，其不当管理会引发环境问题（Mohsin等人，2025年）。
目前TRHTW的主要处理方式是填埋，这导致环境污染和宝贵蛋白质资源的浪费。因此，将其作为高蛋白动物饲料成分加以利用是实现清洁生产和循环经济的关键策略（Younas等人，2021年；Karim等人，2025年；Sastry等人，2024年）。然而，家禽产业作为全球粮食安全的基石，正面临传统饲料原料（尤其是大豆粉和玉米）价格波动的持续挑战（Hasan等人，2024年；Vlaicu等人，2024年；Salehizadeh等人，2025年）。这种价格不确定性，加上对耕地资源的“粮食-饲料竞争”以及大豆种植带来的显著环境影响，迫切需要寻找可持续、经济可行且本地可获得的替代蛋白质来源（Khangar等人，2025年）。向循环生物经济的转型强调了对工业副产品的价值利用，为缓解这些挑战提供了关键途径。
家禽生产，尤其是在发展中国家，面临着降低饲料成本的巨大压力，饲料成本可占总生产成本的70%。传统饲料原料价格的上涨和供应有限，加剧了人们对替代蛋白质来源的探索。一些地区已经采用了动物副产品（如鱼粉、骨粉、羽毛粉）作为饲料；然而，安全问题和监管障碍限制了其广泛应用。在此背景下，TRHTW作为一种低成本且富含胶原蛋白的材料，可以部分替代传统蛋白质成分，从而降低饲料成本并实现可持续的废弃物管理。多项研究表明，胶原蛋白对动物营养有积极作用，包括改善肠道健康、提高饲料转化率和促进家禽及牲畜的生长性能（Nasir等人，2022年）。此外，胶原蛋白还能提高颗粒的耐久性和复合饲料中的氨基酸组成（Park等人，2021年；Shahriar等人，2025年；Yorgancioglu等人，2020年）。尽管有这些优势，但关于未水解或部分处理的TRHTW直接用于饲料的文献证据较少。近期研究主要集中在从各种动物副产品（包括家禽皮、牛皮、昆虫幼虫和海洋生物）中提取和利用胶原蛋白，主要用于食品、营养保健品和生物医学制剂。尽管这些研究展示了先进的加工方法和有价值的生物活性，但很少涉及将这些回收蛋白质直接纳入动物饲料系统（Zourazema等人，2025年；Permadi等人，2024年；Sajjad等人，2024年）。
关于从富含胶原蛋白的材料中提取蛋白质的最佳方法存在争议（Matinong等人，2022年）。一方面，酶水解技术受到了广泛关注，这种“高科技”方法使用特定酶产生结构明确、功能性强且具有生物活性的肽。尽管酶水解具有高特异性和更清洁的工艺，但其复杂性和高成本成为其作为大宗商品饲料应用的障碍（Flores Tapia等人，2025年）。另一方面，传统的“粗略”化学提取方法（如酸水解或碱水解）则更具可扩展性、稳定性和经济性，能够实现高蛋白质产量。开发一种简单、经济的提取工艺，以获得安全且营养有效的蛋白质浓缩物，对于实际大规模应用至关重要。
历史上，欧盟等地区实施了广泛的“饲料禁令”，以防止传染性海绵状脑病（TSEs）（欧盟委员会，2001年）。然而，基于新的科学风险评估和对可持续蛋白质需求的认识，欧盟委员会发布了2021/1372号法规，重新授权在符合严格安全和加工标准的情况下，在家禽饲料中使用非反刍动物来源的蛋白质添加剂（PAPs，例如猪源胶原蛋白）（欧盟委员会，2021年）。在美国，食品药品监督管理局（FDA）通过“公认安全”（GRAS）程序监管新成分，该程序要求提供全面的安全性和效用数据（FDA，2024年）。这种不断发展的监管接受度反映了开展严格、针对特定来源的体内研究以证明新型饲料成分安全性和有效性的必要性。
因此，本研究的目的是开发并评估使用处理过的TRHTW作为大豆蛋白部分替代物的家禽饲料配方。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）评估饲料的化学和营养特性，以识别功能性基团和检测可能的分子相互作用；使用扫描电子显微镜（SEM）观察表面形态和颗粒分布；使用X射线衍射（XRD）评估晶体结构和复合稳定性；使用原子吸收光谱（AAS）测定重金属含量（特别是铬），以确保符合监管标准。此外，还进行了全面的成本分析，以评估该饲料配方的经济可行性。这种综合方法旨在证明将皮革废弃物转化为营养有效、环境安全和经济可行的家禽饲料成分的可行性。此外，这项工作符合工业共生和循环经济的更广泛目标，即一个行业的废弃物成为另一个行业的原材料，从而减少原材料消耗和环境影响。通过将TRHTW转化为功能性饲料成分，本研究为其他资源密集型行业提供了可复制的模式。
从孟加拉国一家知名家禽农业公司的实验育雏场获得了460只初始年龄的Aftab层鸡。这些鸡被饲养在商用设计的笼式层鸡舍中，提供自由饮水和饲料，并按照标准管理程序进行饲养。实验从初始年龄持续到78周龄（即2023年7月1日至2025年2月11日），为期78周（参考先前文献Ege等人）。
图1A显示了传统饲料和制备饲料的FT-IR光谱，其中蛋白质和碳水化合物的功能基团存在明显差异，这反映了由于添加了富含胶原蛋白的皮革粉尘而导致的成分和结构变化。两种饲料在3284 cm?1和3283 cm?1处都显示出强烈的峰，这可以归因于O-H和N-H键的伸缩振动，表明其中含有水分和...
本研究表明，皮革废料（TRHTW）可以高效地转化为富含胶原蛋白的蛋白质来源，用于家禽饲料配方。添加处理过的TRHTW提高了饲料转化率和产蛋效率，表明其作为传统大豆基蛋白质成分的可持续替代品具有潜力。FTIR、XRD和SEM分析证实，胶原蛋白发生了变性并发生了结构变化，形成了可利用的蛋白质。
塔雷库尔·伊斯兰博士（Md. Tarekul Islam）： 撰写初稿、方法论设计、实验研究。
埃利亚斯·乌丁博士（Md. Elias Uddin）： 撰写初稿、监督、概念构思。
苏扎乌尔·卡里姆博士（Md. Suzaul Karim）： 数据可视化、验证、实验研究、数据分析。
阿明努尔·伊斯兰（Aminul Islam）： 审稿与编辑。
不适用。
本文已获得所有合作者的批准，尚未在任何同行评审的文献中发表，也未被其他期刊考虑。
所有实验方案，包括饲养和处理，均在孟加拉国库尔纳大学生命科学学院的认证家禽营养师监督下进行，并遵循了《孟加拉国动物福利法》（2019年）推荐的伦理标准。在实验开始前，实验方案已由库尔纳工程技术大学的先进研究与委员会（CASR）审查并批准。
由于隐私或种族限制，数据未公开。本研究使用和/或分析的数据集可应要求向相应作者索取。
不适用。
埃利亚斯·乌丁博士（Md. Elias Uddin）与库尔纳工程技术大学存在雇佣关系。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
本研究得到了库尔纳工程技术大学“研究与扩展”（R&E）部门的支持，并获得了该大学“先进研究与委员会”（CASR）的批准。
