[发明专利]一种利用角蛋白酶生产菌株高效降解羽毛的方法

说明书

本发明涉及一种利用角蛋白酶生产菌株高效降解羽毛的方法，属于发酵工程领域。本发明将能够分泌角蛋白酶的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis BBE11‑1)和嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia BBE11‑1)进行混合培养用于大量羽毛的降解并基于发酵工程策略对混菌降解羽毛过程进行优化控制，获得了一种利用微生物高效降解羽毛的方法，羽毛水解率达82％。

技术领域

本发明涉及一种利用角蛋白酶生产菌株高效降解羽毛的方法，属于发酵工程领域。

背景技术

角蛋白酶是一种由微生物产生，可以降解角蛋白类底物(例如羽毛，羊毛，牛羊角等) 的特异性蛋白酶，主要由某些细菌、真菌、放线菌以羽毛或羊毛为单一碳氮源生长时获得。角蛋白酶作为一种底物专一性较宽泛，水解催化能力强的蛋白酶，在工业化生产中具有较大的应用潜力，可以替代传统蛋白酶，用于羽毛降解、皮革纺织、饲料添加剂、有机化肥和洗涤剂等领域。

动物的大量消费产生许多羽毛废弃物，利用家禽羽毛制备动物饲料等副产品的研究较早，已经取得一定规模的应用发展，但羽毛中90％的角蛋白未被高效利用，造成可利用资源的浪费。角蛋白作为羽毛的主要成分因大量二硫键的交联成为复杂的三维网状结构，具有良好的稳定性和难溶性，一般方法很难将其水解。

目前常用途径有物理、化学和酶法降解。尽管物理、化学方法研究较早，但存在破坏氨基酸结构、产物单一以及产物稳定性差等缺点。酶法反应条件温和，环境污染小，产物营养丰富，但是目前基于酶法的羽毛降解的效率较低，这是阻碍其发展的最大问题。

发明内容

本发明将能够分泌角蛋白酶的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis BBE11-1)和嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia BBE11-1)进行混合培养用于大量羽毛的降解并基于发酵工程策略对混菌降解羽毛过程进行优化控制，获得了一种利用微生物高效降解羽毛的方法。

本发明的第一个目的是，提供一种高效降解羽毛的方法，所述方法采用地衣芽孢杆菌和嗜麦芽窄食单胞菌进行混合培养发酵酶解羽毛。

在本发明的一种实施方式中，所述衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis BBE11-1)，保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏号CCTCC NO.M2011319；所述嗜麦芽窄食单胞菌 (Stenotrophomonas maltophilia BBE11-1)，保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏号 CCTCCNO.M2011193。

在本发明的一种实施方式中，所述方法为分阶段控制混菌发酵酶解羽毛过程。

在本发明的一种实施方式中，所述方法具体步骤如下：

(1)将地衣芽孢杆菌和嗜麦芽窄食单胞菌进行混合培养，得到种子液；

(2)预处理含鸡毛的培养基，接入种子液；

(3)第一阶段是菌体生长阶段；

(4)第二阶段是快速产酶阶段；

(5)第三阶段是维持酶活水平和鸡毛快速降解阶段。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)混合培养是将地衣芽孢杆菌和嗜麦芽窄食单胞菌接种于LB培养基，37℃下摇瓶培养获得种子液。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)是将含质量分数为3-8％鸡毛的基础培养基， 121℃处理15min，后冷却至室温后，接入质量分数8-12％的种子培养液

在本发明的一种实施方式中，所述第一阶段的搅拌转速450-550r/min，培养温度为 35-39℃，通气量为1.5-3.0vvm，培养10-14h。