[发明专利]一种复合蛋白酶及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明主要涉及微生物学和生物化学领域，更具体的，本发明涉及一种新颖的弗氏链霉菌菌株及其所产复合蛋白酶的性质和用途。

背景技术

角蛋白是一种双键结构十分牢固蛋白质，其化学成分与一般蛋白质一样，其特点是分子形状似纤维，由多个肽链平行排列，并由氢键和二硫键作为交联键将它们集聚成为不溶性的动物蛋白质。角蛋白组分可分为α型和β型。a-角蛋白是角蛋白的优势形式，α-角蛋白存在于毛发、羊毛、羽毛、羽茎、指甲、蹄、角等结构蛋白中，具有很好的伸缩性能。β-角蛋白富含甘氨酸，丙氨酸、丝氨酸和一些由酪氨酸、脯氨酸、组氨酸组成的大侧链，在自然界中以天然存在的蚕丝和蜘蛛丝中的丝心蛋白为代表。

角蛋白以各种动物的毛发、羽毛、蹄、角等作为主要形式大量存在于自然界中，是一种抗性很强的硬蛋白，不溶于水、稀酸或稀碱溶液，也不易被大多数蛋白酶(如胰蛋白酶、胃蛋白酶等)所水解。角蛋白是禽类加工中产生的废弃物之一羽毛中的主要成分，其粗蛋白含量可达89-97％，而其中约有85-90％的蛋白质为角蛋白，并且富含多种动物所需要的必需氨基酸另外，还含有常量元素、微量元素以及一些未知的生长因子。因此羽毛蛋白是一种非常有应用前景的饲料蛋白源，但由于角蛋白的特殊结构，在动物体内很难被直接消化利用。以往用高温高压蒸煮或酸、碱水解的方法虽然可以改善蛋白质的消化率，但存在能耗大，产品的营养质量易被破坏，三废不易处理，环境污染严重等问题。角蛋白酶是一类能够高效水解天然角蛋白的酶类，可显著提高角蛋白的消化率，并且有些角蛋白酶还同时对除角蛋白外的多种蛋白质有水解作用。

在饲料工业中，角蛋白酶可将羽毛、猪毛等废弃物转化为高营养的饲料蛋白。利用角蛋白酶可有效的解决这一问题，它的优点在于更为经济，提高废弃角蛋白的利用率，同时产品营养价值好，而且无污染。我国的羽毛资源及其丰富，年产量数十万吨，但目前这部分优良的蛋白源未能得到有效利用，既造成了资源的浪费，又污染环境，而我国饲料蛋白资源严重匮乏，按照我国饲料工业的发展规划，到2010年饲料蛋白的缺口将达到800万吨。因此，羽毛蛋白饲料资源的开发与利用有着及其重要的意义。

角蛋白酶的研究工作已有几十年的历史，自然界中许多微生物均能分泌角蛋白酶，能特异性的分解角蛋白，使其降解为多肽和氨基酸。自1899年Ward报道了真菌马爪甲团囊菌(Equina)能分解角蛋白以来，已先后发现30余种微生物具有降解角蛋白能力，包括细菌中的地衣芽孢杆菌(Bacilcus lincheniformis)、嗜热杆菌(thermophilic Bacillu)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和嗜热厌氧菌闪光杆菌(Fervidobacterium pennavorans)，放线菌中的弗氏链霉(Streptomyces fradiae)、密旋链霉菌(Streptomyces pactum)、微白黄链霉菌(Streptomyces albidoflavus)、纯白高温放线菌(Thermo actinomyces candidus)和嗜热禾生链霉菌(Thermotolerant Streptomyces graminofacients)及真菌中的须发藓菌(Trichophyton mentagrophytes)、串孢属菌(Catenularia sp)和烟曲霉(spergillus fumigatus)等等。这些微生物对自然界中的羽毛、毛发、蹄足等角蛋白有一定的降解和转化能力。

国内对角蛋白酶的研究还基本停留在产角蛋酶菌的分离、筛选，以及酶学性质的初步研究，但未对这些菌株产生的蛋白酶系进行系统的分析和纯化，不能确定这些菌株分解角蛋白的能力是由一种酶实现的，还是由包括角蛋白酶在内的混合蛋白酶完成的；并且这些菌株的产酶水平及其所产蛋白酶的性能都难以到达产业化应用的要求。因此，到目前为止，国内还未有角蛋白酶的商品化生产和实际应用。

国外已进行了大量的角蛋白酶分解菌筛选、角蛋白酶的分离提纯的工作，分子生物学上研究则主要集中于对地衣形芽孢杆菌的角蛋白酶因研究，不但已测出序列，而且已成功地转subtilis菌株及E.coli中，得到较好的结果。但由于其所得到的均为单一的角蛋白酶，从而使其应用效果和应用范围都受到了很大的限制。