Loading...
تولید آمینو اسیدهای آزاد با فرآوری ضایعات پر مرغ کشتارگاهی جهت استفاده در خوراک دام و تولید کود
تاریخ شروع : 1403/02/01
مهلت ارسال : 1403/02/24
گرنت صندوق نوآوری و شکوفایی:
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 700 میلیون تومان



تولید آمینو اسیدهای آزاد با فرآوری ضایعات پر مرغ کشتارگاهی جهت استفاده در خوراک دام و تولید کود

خلاصه فناوری
صنعت دام و طیور تامین کننده منابع اصلی پروتئینی برای انسان می­‌باشد که این منابع شامل گوشت سفید، گوشت قرمز، تخم مرغ، شیر و پروتئین­‌های گیاهی هستند. از این­رو استفاده از آمینواسیدها در خوراک دام و طیور سبب افزایش نرخ رشد، دفع کم آمونیاک، افزایش وزن‌­دهی در زمان بلوغ، افزایش میزان و کیفیت شیر و تخم مرغ و کاهش اثرات استرس وارد بر دام و طیور شده و کیفیت محصولات پروتئینی مورد استفاده را افزایش می‌­دهد. همچنین استفاده از آمینواسیدها به عنوان کود سبب افزایش رشد ریشه، افزایش جوانه زنی، افزایش رشد گیاه و کاهش اثرات استرس دمایی در گیاهان می‌­شود. لذا استفاده از آمینواسیدها در خوراک دام و طیور و کود سبب بهبود منابع غذایی انسان‌­ها خواهد شد. پر مرغ که بیش از 90 درصد آن از کراتین تشکیل شده، منبع غنی از آمینواسید محسوب می شود. سالیان زیادی است که این منبع غنی به عنوان ضایعات مرغداری‌­ها دفن شده و یا با سایر ضایعات سوزانده می­‌شود. این در حالی‌ست که می­‌توان با هیدرولیز کراتین آن، درصد بالایی از نیاز آمینواسیدهای صنایع کشاورزی و دام و طیور را تامین کرد.
در این طرح برآنیم تا 500 کیلوگرم پر مرغ ضایعاتی را از مرغداری‌­ها جمع‌­آوری کرده و پس از آماده‌­‌سازی اولیه (شستشو، خشک­کردن، استرلیزه و ...) با استفاده از روش‌­های باکتریایی (استفاده از سویه‌­های باکتریایی باسیلوس)، آنزیمی (استفاده از آنزیم کراتیناز و کراتینازهای نوترکیب تولید شده) و شیمیایی (روش هیدروترمال در دما و فشار بالا و روش‌­های اسیدی و قلیایی) هیدرولیز شده و مخلوط آمینواسیدی که بیش از 60 درصد آن را پرولین، سرین، لوسین، گلوتامیک اسید، آسپارتیک اسید، آرژنین و آلانین تشکیل می‌­دهند، بدست می­‌آید. آمینوگرام هر یک از روش‌­ها در شرایط موثر مختلف مورد بررسی قرار خواهد گرفت و بهترین شرایط هیدرولیز برای آمینواسیدهای مورد نیاز انتخاب خواهد شد. در نهایت 100 لیتر آمینواسید 20 درصد تولید خواهد شد که در فرمولاسیون خوراک دام و طیور و کود استفاده خواهد شد.

ضرورت مسئله
 امروزه صنعت تولید مرغ گوشتی و تخم‌­گذار درسراسر دنیا به سرعت رشد کرده و یکی از بخش‌­های مهم در صنایع غذایی می‌­باشد که به طور فزاینده­ای به اقتصاد ملی و سلامت جامعه کمک می­‌کند. بخش طیور نقش بسیار مهمی در کاهش فقر، سو تغذیه و اشتغال­‌زایی دارد، بطوری‌که در ایران ماهیانه بالغ بر 210 هزار تن و سالیانه بیش از دو میلیون  و پانصد هزار تن مرغ تولید می‌­شود که علاوه بر نقش بسیار مهم و موثر در تامین مواد غذایی، اشتغال­‌زایی بسیار خوبی برای ساکنین این استان دارد. این در حالی‌ست که مرغداری‌­ها انواع مختلفی از ضایعات را تولید می­‌کنند. مخلوطی از فضولات، مواد بستر، خوراک باقی‌مانده، جوجه­‌های غیر قابل استفاده، تخم­مرغ­‌های آسیب دیده، مواد بسته­‌بندی و پرها اجزای اصلی این ضایعات هستند. پر طیور تا 10 درصد از کل وزن بدن مرغ را تشکیل می‌­دهد و مقادیر زیادی از آن در کشتارگاه‌­های طیور طی فرآوری تولید می­‌شود. حجم زیاد ضایعات پر باعث ایجاد مشکل جدی دفع زباله جامد در سراسر جهان شده است. از سویی دیگر پر مرغ منبع بسیار غنی از آمینواسیدهای ضروری، نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، گوگرد و سدیم بوده و می­توان از آن در خوراک دام و طیور و کود کشاورزی به خوبی استفاده کرد. این در حالی‌ست که کودهای شیمیایی با ورود به آب­‌های زیرزمینی باعث آلودگی­‌های وسیع محیط زیستی شده و هزینه‌­های بسیار زیادی به محیط زیست تحمیل می‌­کند. پودر خون کشتارگاه‌­ها در چند سال گذشته به عنوان مکمل کودی در تغذیه گیاهان قرار می‌­گرفت که به سبب داشتن درصد بسیار بالای آمینواسید نتایج خوبی به ارمغان داشت، اما درصد بالای فلزات سنگین در این مکمل کودی، استفاده از آن را بسیار محدود کرد. در تحقیقات انجام شده پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که کود حاصل از پر مرغ نه تنها دارای درصد بالایی از آمینواسیدهاست و مشکل عناصر سنگین را نیز ندارد و جایگزین بسیار خوبی برای وعده‌­ی خون در تغذیه گیاهان می‌­باشد.
روش و بهینه‌­سازی شرایط هیدرولیز پر مرغ را می‌­توان مهم­ترین قسمت فرایند تولید دانست به­ گونه‌­ای که در صورت عدم وجود دانش فنی، کیفیت و کمیت محصول بدست آمده مطلوب نخواهد بود و استفاده از آن امکان­‌پذیر نیست.

مسئله اصلی تحقیق
 صنایع کشاورزی، دام و طیور سه رکن اصلی تأمین غذایی جوامع بشری هستند که با تقویت آن‌­ها می‌­توان به بهبود کیفیت و کمیت زندگی انسان­‌ها کمک شایانی کرد. پر مرغ به عنوان منبع غنی از کراتین یکی از ضایعات بسیار حجیم این صنعت است که امکان استفاده از آن به صورت مستقیم در خوراک و کود وجود ندارد. با استفاده از روش­‌های مختلف، پر مرغ هیدرولیز شده و آمینواسیدهای آن در انواع کود و خوراک دام و طیور مورد استفاده قرار می­‌گیرد. دفع پر مرغ به عنوان حجیم‌­ترین ضایعات صنعت مرغ و طیور یکی از مشکلات اساسی زیست محیطی این صنعت است. سوزاندن پر مرغ به ­عنوان راهکار کنونی سبب آلودگی زیست­محیطی بسیار زیادی می­‌شود. واردات کودها و خوراک دام و طیور آمینواسیدی ارز زیادی از کشور خارج می­‌کند. به دلیل وجود تحریم­‌ها، واردات محصولات آمینواسیدی کشاورزی و دام و طیور با مشکلات عدیده‌­ای مواجه هستند. وسعت زیادی از زمین­‌های حاصلخیز موجود برای تأمین خوراک دام و طیور زیر کشت رفته و منابع مغذی آن‌­ها در طی سال­‌ها تحلیل می‌­رود. با سوزاندن پر مرغ، ارزش غذایی این ماده از بین رفته و نمی‌­توان از سوخته­‌ی بدست آمده به عنوان منبع کراتین و آمینواسید نام برد.
واردات از منابع بسیار غنی کراتین زباله صنعت مرغداری به عنوان ماده اولیه اصلی تولید آمینواسید استفاده می­‌شود. به دلیل استفاده از مواد اولیه بسیار ارزان قیمت و در دسترس محصولات بدست آمده به صرفه بوده و سبب متعادل‌­سازی بازار خواهد شد. با استفاده از روش­‌های هیدرولیزی مختلف می­‌توان انواع آمینواسیدهای موجود را با نسبت‌­های مختلف خالص‌­سازی کرد. به دلیل حجم مصرفی بالای مرغ گوشتی و تخم­‌گذار در ایران و فراوانی مواد اولیه تولید آمینواسید، بستر افزایش تولید و ورود به بازار جهانی فراهم است.  ارزش افزوده محصول تولید شده بسیار زیاد بوده و صرفه اقتصادی برای سرمایه­‌گذار و تولید کننده خواهد داشت. با استفاده از آمینواسیدهای تولید شده به عنوان کلاته کننده می­‌توان کودهای کلاته طبیعی و با کیفیت تولید کرد.
کاربرد
با توجه به ورود صنعت کشاورزی به دوره مدرن و صنعتی و نیاز روز افزون محصولات متنوع از یک سو و الزام حذف بهبود دهنده‌­ها و کودهای شیمیایی از سوی دیگر، نیاز به کودهای طبیعی و زیستی هر روز نمایان­‌تر می‌­شود. کودهای آمینواسیدی و خوراک دام و طیور بر مبنای آمینواسید یکی از راهکارهای بهبود کیفیت و کمیت محصولات این حوزه است که جایگاه خود را در این صنعت پیدا کرده است. آمینو اسیدهای مورد استفاده در ایران اغلب وارداتی بوده و به دلیل قیمت بسیار بالای آن بسیاری از تولیدکنندگان صنعت کشاورزی و خوراک دام امکان استفاده از آن را ندارند.
این در حالی‌ست که منابع اولی‌ه­ای بسیار با ارزش و غنی همچون پر مرغ که متشکل از کراتین است، به عنوان زباله و ضایعات در این صنعت شناخته شده و همراه با باقی ضایعات مرغداری‌­ها سوزانده شده و به عنوان خوراکی با ارزش غذایی بسیار کم وارد زنجیره خوراک طیور می­‌گردد.
درباره تیم پژوهشی
 
نام و نام‌خانوادگی رشته/ مقطع تحصیلی همکار/ مشاور طرح وضعیت شغلی
مسعود ترکزاده ماهانی دکتری بیوشیمی مجری طرح عضو هیات علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی کرمان
شهریار شاکری دکتری میکروبیولوژی همکار طرح عضو هیات علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی کرمان
فائزه خاکباز دکتری نانوشیمی همکار طرح محقق بخش خصوصی
حمیده عسکری کارشناسی­ارشد بیوشیمی همکار طرح محقق بخش خصوصی


سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
مسعود ترکزاده ماهانی: ایشان عضو هیات علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان هستند که در بیش از 20 طرح تحقیقاتی و راهنمایی بیش از 70 دانشجوی مقطع کارشناسی ­ارشد و دکتری حضور داشته‌­اند. همچنین 5 ثبت اختراع داخلی داشته و بیش از 200 مقاله در ژورنال‌­های پژوهشی داخلی و ISI دارند. از تقدیرات به عمل آمده از ایشان می‌­توان به پژوهشگر برتر دانشگاه در سال‌­های 1391، 1396 و 1400، پژوهشگر برتر استان کرمان در سال‌­های 1391 و 1398 و همچنین پژوهشگر برتر کشور در سال 1401 اشاره کرد. سوابق پژوهشی ایشان بیشتر در زمینه انواع پروتئین، تولید نوترکیب آنزیم‌­ها، استفاده از آمینواسیدها در پایدارسازی آنزیم و تولید کودهای کلاته است.
مزایا
  • مدیریت ضایعات کشتارگاه­‌های مرغ و جلوگیری از آلودگی محیط زیستی
  • جلوگیری از ورود مواد سمی و آلودگی محیط زیستی ناشی از سوزاندن پر مرغ
  • عدم نیاز به کشت گسترده خوراک دام و طیور با تأمین این موارد از منابعی مانند پر مرغ
  • جایگزینی کودهای شیمیایی با کودهای آمینواسیدی و جلوگیری از آلودگی‌­های خاک و آب در اثر استفاده مستمر از کودهای شیمیایی
  • عدم نیاز به واردات کودهای آمینواسیدی
  • جلوگیری از خروج ارز از کشور
  • رقابتی شدن قیمت­‌های نهایی کودهای آمینواسیدی در بازار
  • استفاده از پر مرغ برای تولید آمینواسید در ایران برای نخستین بار
  • استفاده از آمینواسیدهای تولید شده به عنوان کی­لیت کننده در کودهای کلاته
  • امکان حذف کلات کننده­‌های شیمیایی و جلوگیری از اثرات جانبی آن­‌ها بر گیاه
 خروجی‌های مورد انتظار تحقیق
با توجه به این­که برای انجام این کار روش‌­های مختلفی از هیدرولیز پر مرغ نیاز بوده و درصدهایی در حدود 6 تا 20 درصد از آمینواسیدهای مورد نظر (مخلوط آمینواسیدی که بیش از 60 درصد آن را پرولین، سرین، لوسین، گلوتامیک اسید، آسپارتیک اسید، آرژنین و آلانین تشکیل می‌­دهند) در روش‌­های مختلف حاصل خواهد شد، مراحل زیر مورد انتظار است:
  • جداسازی و انتخاب سویه‌­های باکتریایی مورد نیاز (با استفاده از روش محیط کشت، آنتی بیوتیکی، دمایی، زمانی و ...)
  • بدست آوردن بهترین شرایط کشت هر یک از باکتری‌­های منتخب زمان (بین 10 تا 24 ساعت)، دما (بین 15 تا 37 درجه سانتیگراد)، نوع محیط کشت (LB، TB، M9 و محیط حداقل با منبع کربن پر مرغ)
  • اثر سویه­‌های منتخب بر هیدرولیز پر مرغ و تولید آمینواسید با درصدهای مختلف (0 تا 20 درصد)
  • بدست آوردن بهترین شرایط تولید آنزیم کراتیناز برای بالاترین فعالیت آنزیمی (دما: 15 تا 45 درجه سانتیگراد، pH: 6 تا 8، نوع بافر: بافر فسفات، بافر تریس)
  • بدست آوردن بهترین شرایط پایداری آنزیم تولید شده (دما:80-، 20- ،0 و 24 درجه سانتیگراد، pH: 6 تا 8، نوع بافر: فسفات و تریس)
  • بدست آوردن بهترین شرایط هیدرولیز پر مرغ با استفاده از آنزیم تولید شده (زمان: 12 تا 72 ساعت، دما: 24 تا 60 درجه سانتیگراد، محیط: آب، بافر)
  • بدست آوردن بهترین شرایط هیدرولیز شیمیایی پر مرغ و آمینواسیدهای تولید شده (نوع اسید: اسید سولفوریک، اسید کلریدریک)، pH: 2 تا 4، دما: 40 تا 60 درجه سانتیگراد، زمان: 4 تا 12 ساعت)
  • استفاده از آمینوگرام­‌های تولید شده در هر یک از روش­‌ها، برای انتخاب روش بهینه جهت تولید آمینواسیدهای مورد­ نیاز (بنا به درصد آمینواسید به دست آمده در هر روش می‌­توان روش و شرایط بهینه برای تولید هر یک از آمینواسیدها را انتخاب کرد)
  • تولید مخلوطی از آمینواسیدهای فنیل آلانین، تیروزین، والین، گلوتامیک اسید، سرین، گلایسین، متیونین و ... با درصد های 6 تا 20 درصد
  • تولید بهینه فرمولاسیون خوراک دام با استفاده از آمینواسیدهای تولید شده (برای مثال با توجه به غلظت ایده­آل آمینواسیدها برای تولید شیر گاوهای شیری (والین 3/5 درصد، فنیل آلانین 6/4 درصد، لوسین 9/8 درصد و ...)
  • تولید بهینه فرمولاسیون کودهای آمینواسیدی و کودهای کلاته با کمک آمینواسیدهای تولید شده برای گیاهان مختلف (افزایش رشد گیاه، تقویت جوانه زنی، جلوگیری از سرمازدگی و ...)
هزینه و زمان اجرای طرح
  • هزینه اجرای طرح حدود 500 تا 600 میلیون تومان برآورد می‌شود.
  • مدت‌زمان اجرای طرح حدود 18 ماه برآورد می‌شود.
تسهیم مالکیت فکری
  • مالکیت معنوی: مشارکت‌کننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و مشارکت‌کننده در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
  • مالکیت منافع مادی: سهم مشارکت شرکت/شتاب‌دهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و باتوجه‌ به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل‌ مذاکره و توافق است).
ارتباط با ما
شماره تماس:
021-88486498

اینستاگرام:
iran.challenges@