[发明专利]一种短稳杆菌及其酶制剂在畜禽养殖及加工废弃物转化中的应用

说明书

本发明属于农林废物资源化无害化利用领域，具体涉及一种短稳杆菌Empedobacter brevis LY‑5及其酶制剂在畜禽养殖及加工废弃物高效转化和资源化利用方面的应用。本发明菌株于2022年03月01日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（CGMCC），菌种保藏号CGMCC No.24452。本发明获得的短稳杆菌LY‑5，在25℃酶解羽毛48 h，对羽毛的降解率为80%。该菌能够产生角蛋白酶，1 L发酵液中角蛋白酶总酶活11130 U，提取的角蛋白酶酶制剂37℃酶解羽毛12 h，对羽毛的降解率为60%。短稳杆菌LY‑5及角蛋白酶在对畜禽养殖及加工产生的废弃物进行高效转化和资源化利用方面有潜在应用价值。

技术领域

本发明属于农林废物资源化无害化利用领域，具体涉及一种短稳杆菌Empedobacter brevis LY-5及其酶制剂在畜禽养殖及加工废弃物高效转化和资源化利用方面的应用。

背景技术

角蛋白是一种结构蛋白，是脊椎动物表皮及表皮附属物的组成部分，在羽毛、蹄甲、羊毛和动物毛发中含量丰富。作为一种不溶性纤维蛋白，角蛋白分子间存在大量氢键和疏水相互作用，与其他蛋白质相比，角蛋白的胱氨酸和脯氨酸含量丰富，因此角蛋白是一类含硫量高、富含二硫键的结构非常稳定的蛋白质。由于角蛋白高度致密的结构，它很难被普通的蛋白酶如木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶等水解，但可以被称作“角蛋白酶”的蛋白酶所水解。

全球畜牧业每年产生数百万吨羽毛废弃物。家禽羽毛角蛋白中含有粗蛋白达80%以上，被认为是一种独特价值的蛋白质饲料。使用传统方法，如填埋、焚烧或使用化学品将羽毛废弃物转化为蛋白质水解物，不但成本高，还会对环境产生有害污染，此外这些方法会导致羽毛的必需氨基酸，如蛋氨酸、赖氨酸和半胱氨酸的损失。从而导致水解物营养价值降低。作为传统方法的替代品，酶和/或微生物降解羽毛废料的方法在转化效率、能源需求、成本和生物量稳定化方面显示出若干优势，同时具有更大的应用潜力。

为了羽毛等畜禽废弃物高效转化的需要，亟需寻找有潜在应用价值、底物更广泛、有新酶解特点的角蛋白降解菌和角蛋白酶资源。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种短稳杆菌Empedobacter brevis LY-5（以下简称短稳杆菌LY-5）在降解畜禽养殖及加工废弃物比如羽毛中的应用，还提供了该菌发酵产生的角蛋白酶，以及该酶在降解畜禽养殖及加工废弃物中的应用。

本发明人从屠宰场附近长期堆放羽毛废弃物的沼渣中筛选到一株短稳杆菌LY-5，该菌能在羽毛作为唯一碳源氮源的培养基中生长并高效降解羽毛。本发明菌株于2022年03月01日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号CGMCC No.24452，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，分类命名为短稳杆菌Empedobacter brevis。

本发明的短稳杆菌LY-5的发酵培养基的配方（g/L）为：羽毛15，NaCl 0.5，K₂HPO₄1.0，KH₂PO₄ 0.4，MgCl₂·7H₂O 0.1，CaCl₂ 0.06，其余为水，NaOH调pH至7.5，培养温度为20~30℃；发酵培养的接种量为1.5～2.5%，优选的为2%（体积），培养时间为48~72 h。