[发明专利]一株高产蛋白酶的地衣芽孢杆菌及其发酵产酶方法

说明书

本发明公开了一株高产蛋白酶的地衣芽孢杆菌及其发酵产酶方法。本发明提供的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)GZ73，简称为地衣芽孢杆菌GZ73，保藏编号为CGMCC No.18048。本发明还保护地衣芽孢杆菌GZ73在生产蛋白酶中的应用。通过发酵地衣芽孢杆菌GZ73制备蛋白酶，发酵产酶效率高，原料成本低，发酵液酶活力高、酶提取纯化工艺收率高、总生产成本较低。本发明提供的酶制剂可广泛应用于饲料、食品、洗涤剂等工业行业。

技术领域

本发明属于酶制剂生物工程领域，涉及一株高产蛋白酶的地衣芽孢杆菌及其发酵产酶方法。

背景技术

豆粕是最重要的饲料蛋白质原料，我国每年的用量约7000万吨。但是豆粕中含有多种抗营养的蛋白质。根据中国农科院饲料所和中国农大饲料工业中心对市售的342批次豆粕中抗营养因子(ANFs)(包括大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子)含量进行分析测定的结果表明，豆粕中ANFs含量比较膨化大豆高50％-300％，严重影响豆粕的正常消化吸收和利用。在无特定病原菌情况下，因为饲料主要原料大豆粕存在高含量的抗营养因子(包括胰蛋白酶抑制因子、大豆抗原蛋白、大豆凝集素)，可以导致幼畜发生群发性消化不良及腹泻，严重危害畜禽健康养殖。豆粕中的抗营养因子，严重降低玉米豆粕日粮的饲料利用率。

大豆抗原蛋白可以导致仔猪、犊牛肠道过敏反应，引起肠道损伤，是腹泻的原发性病因，继发性导致大肠杆菌等在肠道的增殖和附着，最终导致仔猪下痢和肠炎，这一理论已被许多试验所证实。Kenworthy报道，仔猪腹泻最初几天，典型的损伤是肠绒毛严重萎缩，酶水平下降，养分吸收率下降，但微生物检查并未发现大肠杆菌的增殖。谁仕彦和李德发的研究认为，仔猪断奶后第8d肠道中致病性大肠杆菌与血清抗大豆glycinin和β-conglycinin抗体效价成正比，仔猪腹泻的元凶是机体对日粮抗原发生的过敏反应。

饲料中的部分抗原蛋白会穿过小肠上皮细胞间隙或空隙完整进入血液和淋巴，刺激肠道免疫组织，产生包括特异性抗原抗体反应和T淋巴细胞介导的迟发性过敏反应，前者刺激肥大细胞释放组胺，引起上皮细胞通透性增加和黏膜水肿，后者引起肠道形态变化。过敏反应将使幼龄动物血清中大豆抗原特异性抗体滴度升高，小肠绒毛萎缩，隐窝细胞增生，同时导致消化吸收障碍、生长受阻以及过敏性腹泻。谯仕彦等研究发现膨化加工可降低仔猪血清中抗大豆球蛋白的抗体效价。

微生物蛋白酶可以消除日粮致敏原等抗营养因子，包括热处理后豆粕中残留的胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素、抗原蛋白等。发酵豆粕本质上也是利用微生物生长发酵产生的酶消解致敏原。应用蛋白酶，一方面能有效消除饲料中抗营养因子的作用，全面促进养分的分解和吸收利用，提高饲料转化效率和营养价值，另一方面有利于减少畜禽粪便中有机物、氮和磷的排出量,从而减少排泄物对土壤和水源的污染。产蛋白酶微生物也可以应用于微生物肥料的生产，生产氨基酸供应植物生长发育。微生物进入植物根系，可以成为益生内生菌，促进植物生长。

屠宰副产物有禽类羽毛和动物皮毛，主要成分为角蛋白。角蛋白可分为α-角蛋白和β-角蛋白。α-角蛋白通常存在于头发、羊毛、角质、指甲等；β-角蛋白更坚硬，通常存在于鸟类的羽毛、嘴和爪。角蛋白富含大量的营养物质，如羽毛中粗蛋白含量基本在80％以上，角蛋白中胱氨酸、赖氨酸、脯氨酸和丝氨酸等多种氨基酸的含量可达70％，是一种具有潜在价值的蛋白质。但角蛋白因为含有二硫键在动物消化道中不能降解，体外也难被降解，传统的物理化学处理技术耗能高，加工工艺产生的废液废气污染环境。我国每年200万t的羽毛废弃物未被充分利用，造成资源浪费。产生角蛋白酶的微生物可以降解利用羽毛角蛋白。

研究发现，羽毛粉经角蛋白酶或蛋白分解菌处理后，粗蛋白含量可达85％～90％，同时也得到了高含量的胱氨酸，胱氨酸在饲粮中可作为良好的蛋氨酸补充剂。角蛋白酶具有非特异性，不仅可以分解角蛋白，还可以不同程度地分解其他蛋白质和多种多肽，如血红蛋白、明胶和卵蛋白等，甚至对一些胶原蛋白和弹性蛋白等不可溶性蛋白的水解能力高于其对应的蛋白酶。因此，在动物饲料中添加相应角蛋白酶可以把饲料中难分解的蛋白质水解成多肽或氨基酸，提高动物对营养物质的消化率和吸收率，合理利用羽毛资源。