[发明专利]一株短短芽孢杆菌菌株及其应用

说明书

技术领域

本发明属于微生物技术领域，具体涉及一株短短芽孢杆菌菌株及其在降解角蛋白 中的应用。

背景技术

人们生活的环境中存在着大量的废弃羽毛，每年有数以百万计的羽毛得不到合理 的利用。羽毛中含有丰富的角蛋白，若加以合理的利用，可使得角蛋白转化为能被利用的可 溶性蛋白。但是由于其中的二硫键、氢键等高度交联，常见的水解酶像胃蛋白酶、胰蛋白酶 等难以降解。

传统物理降解法原理是利用特殊温度、压力条件使羽毛水解为可溶性多肽或寡肽 混合物，高压蒸汽可增加角蛋白的溶解性。该法工艺流程简单，将羽毛除杂、投入反应器后 通入蒸汽，得到块状蛋白产物后烘干粉碎便可作为动物饲料。但是此方法多会破坏氨基酸 分子键，产物稳定性差，若作为动物饲料，得到的蛋白粉口味较差，消化率低，限制了物理法 的应用范围。

化学降解法利用酸、碱或氧化还原剂使羽毛中的角蛋白降解为可溶性蛋白、多肽 或游离氨基酸。Kelly等利用Ca(OH)₂处理鸡羽毛生产动物饲料，反应温度在150℃，羽毛角 蛋白25min内溶解80%，反应后经碳酸化可回收54%的钙剂。利用NaOH的碱水解法可产生多种 不同肽链，增加酰胺键和亚砜含量能改变角蛋白的化学性质，碱溶液在65℃反应，2～5h内 可提出68%～82%的水溶性角蛋白，富含中间纤维和中间纤维丝成分，若将NaOH与Na₂S联合 溶解羽毛，40℃便能提取出角蛋白。氧化还原剂的使用也可降解羽毛，水、甘油和亚硫酸钠 的组合可降解羽毛产生液体角蛋白，而巯基乙酸等物质的预处理可有效破坏二硫键。 Schrooyen等选用2-巯基乙醇和尿素共同降解鸡羽毛，尿素起蛋白质溶胀作用，采用渗析除 去巯基乙醇和尿素后发现，角蛋白多肽出现聚集现象，并且半胱氨酸残留物氧化形成凝胶， 影响了角蛋白溶液的稳定性。改变实验条件发现在渗析前加入十二烷基硫酸钠（SDS）可阻 止多肽链的聚集。但碱法效率不高，产物主要为多肽；酸法会腐蚀设备、污染环境，且复合氨 基酸产率不高。

微生物途径来解决角蛋白难以降解这个问题一直以来都广受关注，早在十九世纪 初，就发现一些生物能够分解角蛋白。迄今为止包裹细菌、真菌、放线菌等超过30几种微生 物能降解角蛋白。随着分子生物学技术的发展，对角蛋白酶的研究重新成为热点。微生物降 解法效果显著，即利用了蛋白资源，也有利于环境保护。因此微生物角蛋白酶降解法可使羽 毛粉的营养价值显著提高，所获得经济效益显然要比普通的加工方法高得多。目前已经筛 选和分离到很多能降解角蛋白的细菌，主要为芽孢杆菌。其他芽孢杆菌包括苏云金芽孢杆 菌、地衣芽孢杆菌等。傅伟等人研究的苏云金芽孢杆菌和王政等人研究的地衣芽孢杆菌在 分别发酵3d和5d后降解率分别是72.5%、84.06%。但是发酵时间过长本发明所提供的菌株在 发酵两天后羽毛的降解率即可达61.5%，大大缩减了发酵时间。

发明内容

本发明的目的提供一株产角蛋白酶的短短芽孢杆菌菌株Brevibacillusbrevis A1，其在2015年7月21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，保藏编号 为CGMCCNO.11148，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究 所。

本发明中所述的短短芽孢杆菌菌株BrevibacillusbrevisA1具有以下微生物学 特征：

本菌株分离所用的培养基为羽毛粉培养基，培养基各组分为磷酸二氢钾1.5g、七水硫 酸镁0.025g、氯化钙0.025g、七水硫酸亚铁0.015g、羽毛粉10g、2%的琼脂粉，蒸馏水1000mL。

基础培养基为LB培养基，培养基成分为：NaCl10.0g、酵母粉5.0g、蛋白胨 10.0g、水1000mL。

1、形态学特征

菌落特征为边缘平整、菌体湿润、表面光滑、半透明、形状较规则、颜色为淡黄色。

2、生理生化特征

菌株BrevibacillusbrevisA1为革兰氏阳性菌，最适生长温度为37℃左右，在低于20 ℃和高于50℃都不生长；在7%的NaCl浓度中不生长，H₂S反应显阳性，厌氧生长，最适pH7。