[发明专利]高效降解羽毛角蛋白的菌株及其筛选方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程领域，涉及微生物菌种的筛选，尤其是一种高效降解羽毛角蛋白的菌株及其筛选方法。

背景技术

大规模畜禽养殖产生的大量畜禽场废弃物，其中羽毛废弃物最多，其产量巨大，全球每年可达几百万吨。禽类羽毛主要由角蛋白组成，角蛋白是一种具有极强抗性、难降解的硬性蛋白，具有很高的结构稳定性，其强度与尼龙相当，角蛋白在一般条件下不溶解，且不能被胃蛋白酶、胰蛋白酶等蛋白酶降解，具有能抵抗特异性蛋白酶活性的长聚合链。

羽毛通过生物转化可获得羽毛粉，羽毛粉可以替代豆粕、鱼粉添加到饲料中去，是一种新型优质的蛋白源，各国都开展了利用羽毛作饲料的研究，对利用羽毛粉的研究和应用从20世纪70年代就已经开始，并取得一定进展，例如美国，已经进行了50多年研究开发，并可应用于产业，目前羽毛粉年产量37万吨。我国羽毛资源非常丰富，是羽毛产量第一大国，目前羽毛年产60多万吨，数量十分庞大，家禽中羽毛成分占5％-7％，但其中大部分被用来生产羽绒制品，下脚料羽梗经过简单的加工后制成羽毛粉添加到饲料中，以提高饲料粗蛋白的含量，从中看出羽毛粉产量很低，绝大部分羽毛没有得到充分利用，这既浪费资源又污染环境，若能够将这些废弃羽毛合理利用，可变废为宝，提供大量蛋白饲料资源。

传统的处理羽毛的方法主要是物理高温高压法和化学酸碱法，与常规物理和化学加工方法相比，微生物角蛋白酶降解法有两个突优点，一是水解以及干燥温度较低，节省能源并减少了蛋白质变性与氨基酸的损失；二是提高了羽毛粉中氨基酸的消化率，增加了可消化氨基酸，改善了必需氨基酸的平衡性，降低了氮排除量，减少了氮污染，保护环境，因此微生物角蛋白酶降解法使羽毛粉的营养价值显著提高，所获得的经济收益显然要比常规方法加工的羽毛粉高的多。

角蛋白酶(keratinase)是具有降解角蛋白活性的一类酶的总称，角蛋白酶属于诱导型酶，需要外源诱导物诱导而生，具有专一降解天然角蛋白的功能，目前普遍认为微生物降解角蛋白的过程可分为变性作用、水解作用和转氨基作用3个步骤，不同微生物降解方式存在差异，而蛋白质的变性是关键步骤，伴随着二硫键的断裂、含硫化合物的逐步氧化，角蛋白在蛋白酶作用下逐渐水解为氨基酸，降解机理还需进一步探讨。角蛋白酶除了应用于降解羽毛生产饲料外，还具有广泛的用途，可用作毛发和胶原蛋白等物质的降解，具有高效的脱毛性；角蛋白酶可用于制备有机肥料，增进植物增长；角蛋白酶可以制成皮肤真菌病疫苗，去痤疮、粉刺、牛皮癣，也可以出去结痂；角蛋白酶能够破坏阮病毒，使其丧失传染能力，在肉骨粉中添加角蛋白酶，可以确保饲料安全性；角蛋白酶还应用于食品加工，清洁剂生产，皮革脱毛鞣制，浴皂、洗发膏、润肤露、防晒油和脱毛膏等美容产品等。

通过生物途径来解决角蛋白降解的问题一直以来都倍受世界关注，早在十九世纪初期， 就发现了一些生物能分解角蛋白，如衣蛾、苍蝇和兀鹰以及一些放线菌，后来又发现一些细菌、真菌也能在含有角蛋白的基质上生长繁殖，1963年Nickerson等首次提出将具有降解角蛋白活性的酶称为角蛋白酶(Keratinase)，迄今已分离到30余种能降解角蛋白微生物，分别属于细菌、放线菌和真菌属，近十年来，随着分子生物学技术的发展，角蛋白酶再次成为研究的热点，并取得了显著的进展。目前国内对微生物降解角蛋白的研究主要集中在菌种分离和酶的提取纯化，虽然取得了一定的进展，但是均不能实现工业化生产，不能满足工业上对其降解的需要，大部分微生物降解羽毛尚需要一定的前处理，因此需要进一步分离优良的羽毛角蛋白降解菌株。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种高效降解羽毛角蛋白的菌株及其筛选方法，本发明筛选得到菌株降解羽毛角蛋白效果好且发酵得到的角蛋白酶活高，能满足工业需要。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高效降解羽毛角蛋白的菌株，经16SrDNA序列分析鉴定结果和Biolog系统鉴定结果，确定F4为地衣芽孢杆菌，命名为Bacillus licheniformis F4，保藏于：中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院中科院微生物研究所保藏日期为：2010年10月19日保藏编号为：CGMCC NO.4229。

一种高效降解羽毛角蛋白的菌株的筛选方法，其特征在于，步骤如下：

(1)初步筛选

将鸡粪样品溶解于的蒸馏水中，稀释后涂布于初筛培养基，分别在30-60℃条件下培养20-30h，筛选长有菌落的平板，30-60℃培养条件下，取菌体生长较快，菌落较大的菌落；