[发明专利]一种菌酶联合处理降解角蛋白类废弃资源的方法

说明书

本发明公开了一种菌酶联合处理角蛋白类废弃资源的方法，主要步骤如下：a.制备发酵培养基；b.将菌种接入发酵培养基制备一级种子液；c.将角蛋白类物质加入一级种子液发酵培养；d.发酵培养结束后调整反应温度，维持2‑6h；根据本发明方法，能够充分利用角蛋白类废弃资源，获取蛋白氮含量较高的终产物，提高蛋白氮回收率，是实现角蛋白类废弃资源无害化、高值化利用的有效途径，在畜禽养殖废弃资源利用、氨基酸生物有机肥、蛋白饲料、多肽蛋白氨基酸制备等领域具备良好的应用前景。

技术领域

本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种菌酶联合处理降解角蛋白类废弃资源的方法。

背景技术

我国禽畜养殖产业发达，每年产生数量庞大的动物毛发、禽类羽毛、角、爪、蹄等废弃角蛋白，据统计，仅羽毛废弃物就达百万吨。这些废弃角蛋白通常得不到有效利用，环境污染问题日益凸显。角蛋白富含大量营养物质，如羽毛中的粗蛋白含量通常在 80％以上，富含胱氨酸、赖氨酸、脯氨酸、丝氨酸等多种氨基酸，如果处理得当，这类废弃物将是重要的蛋白资源库。但是，目前仅少部分角蛋白废弃物得到有效回收利用，绝大部分被直接丢弃，不仅造成了环境污染，也是一种资源浪费。目前，废弃角蛋白在饲料、肥料、医药及化妆品等领域均有应用，开发空间巨大。

目前，大规模加工角蛋白类资源的方法主要是物理化学水解工艺(高温高压水解法和酸碱水解法)和生物发酵工艺。物理化学水解法可以获得较高的蛋白质回收率，但是高温高压或强酸强碱会破坏部分氨基酸，导致游离氨基酸的含量极低。同时，酸碱水解法对设备要求高，且在后期的酸碱中和过程中产生大量盐分，影响产品品质。

生物发酵工艺主要包括微生物直接发酵和酶水解两类。微生物发酵法利用具有角蛋白酶等分泌能力的菌株对羽毛进行降解，从而获得复合水解氨基酸。酶解法是利用特异性角蛋白酶对角蛋白物质进行降解，从而得到氨基酸类产物。与理化水解工艺比较，生物发酵工艺水解羽毛废弃物能耗较低、污染较小，并且微生物发酵产生的酶系促使角蛋白分解为多肽和氨基酸，条件温和，一方面减少了热敏氨基酸的损失，另一方面可以大幅提高游离氨基酸含量。

但是生物发酵法也存在一些弊端。微生物转化角蛋白的过程中，一方面角蛋白难以被生物降解，降解效率较低。因此角蛋白降解速率高、角蛋白酶活性高的优良菌株是实现微生物转化角蛋白的关键。专利CN101372678B公开了一种角蛋白降解菌NJY1，专利CN102321553B公开了一种羽毛角蛋白厌氧降解菌株18D-TA，两种菌株均能很好的降解角蛋白。另一方面，角蛋白降解所产生的氨基酸会被微生物持续利用，转化为氨氮等无机氮，从而造成发酵产物中的氨基酸态氮(即氨基氮)含量低，非蛋白氮比重高，将会影响产品的品质。专利CN102326668B公开了一种利用18D-TA进行厌氧降解羽毛角蛋白的方法，该方法虽能快速降解角蛋白，但是产物中氨基酸氮含量低，可利用度不高。因此采用适当的发酵工艺，严格限制蛋白氮转化为无机氮，是提升产品品质的有效途径。本发明结合现有技术的利弊，采用菌酶联合处理工艺，提供了一种有效转化角蛋白废弃物，获取蛋白氮资源的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对角蛋白类物质转化为多肽蛋白、氨基酸等蛋白氮过程中转化效率低、有机氮/无机氮比值低的问题，提供一种菌酶联合处理降解角蛋白的方法，旨在实现角蛋白资源无害化、高值化的利用。

为实现以上目的，采用的技术方案如下：

一种菌酶联合处理降解角蛋白类废弃资源的方法，包括以下步骤：

a.准备待降解角蛋白类物质，并制备发酵培养基；

b.配制18D-TA菌菌液，并接种入步骤a所得发酵培养基中，制备一级发酵种子液；

c.将步骤b所得一级发酵种子液加入步骤a所述角蛋白类物质中进行二级发酵培养，所述二级发酵培养时间为0-20h；

d.所述二级发酵培养结束后，调整温度至70-90℃进行三级发酵培养，所述三级发酵培养时间为2-6h。