角蛋白酶研究进展及其在饲料工业中的应用

角蛋白酶主要由微生物产生,可以降解角蛋白,可以用于畜禽羽毛、被毛的分解。本文主要介绍角蛋白酶的来源、基本性质、检测方法和角蛋白酶在饲料行业中的应用以及在动物生产试验中的效价。     

生物加工改进羽毛角蛋白营养价值的研究进展

羽毛角蛋白是一类有待开发的非常规蛋白质资源。文章从降解角蛋白的微生物种类，降解机制，角蛋白酶的性质，羽毛的生物加工途径以及生物加工在改进羽毛角蛋白营养价值中的应用等方面论述了这一领域的研究进展。     

羽毛角蛋白降解的研究进展

羽毛角蛋白是一种硬性蛋白,在动物饲料、复合材料、食品包装和医药制品等领域展现出良好应用前景。但因羽毛角蛋白难溶解和降解的特殊性,一般方法很难获得可溶性角蛋白,酶法相对于传统物理和化学降解法具有反应条件温和、环境污染小和降解产物稳定等优点,是具有很高实用价值的羽毛降解途径。文中重点介绍角蛋白酶对羽毛的降解作用,并概述物理、化学方法的降解原理以及角蛋白的综合利用。     

鸽乳中产角蛋白酶菌株分离鉴定及酶学特征研究

试验旨在分离鉴定出鸽乳中产角蛋白酶微生物，并研究其产酶特性。通过筛选培养基分离出目标菌株，观察菌落形态，测定角蛋白酶活力，提取菌株基因组DNA并扩增其16S rDNA序列，测序结果经BLAST比对和相似性分析，并构建系统发育树。此外，还探究了菌株在不同时间点的猪皮降解率和角蛋白酶活性变化规律，以及在不同底物条件下的角蛋白酶活性大小。结果：分离出3个产角蛋白酶菌株，1株为大肠杆菌(Escherichia coli),2株为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis);上述菌株均具有较好的产酶能力，且48 h后对猪皮的降解率均超过60%;3种菌株所产角蛋白酶的活性随着时间增长而逐渐升高；3种菌株均对羊皮存在较高的降解作用，其次为猪皮和鸡皮。试验结果为鸽营养物质消化机理和产角蛋白酶微生物的研究与应用奠定基础。     

重组枯草芽孢杆菌产角蛋白酶的发酵培养基及发酵条件优化

角蛋白是潜在的优良饲用蛋白资源，其中角蛋白酶作为可特异性降解角蛋白的酶类，在角蛋白饲料化领域展现出广泛的应用潜力和价值。本研究以自主构建的重组角蛋白酶工程菌枯草芽孢杆菌WB600-pMA5-kerJY-23为研究对象，利用单因素和二次通用旋转组合设计试验对其摇瓶发酵产角蛋白酶的发酵培养基和发酵条件进行优化。结果表明：该菌株最佳发酵产酶条件为：葡萄糖25 g/L，蔗糖25 g/L，酵母浸膏20 g/L，硫酸铵10 g/L，磷酸氢二钾1.5 g/L，氯化钠0.3 g/L，氯化钙0.025 g/L，硫酸镁0.025 g/L，硫酸亚铁0.015 g/L，氯化锰0.05 g/L，初始pH 8，装液量45 mL/250 mL三角瓶，接种量6%，培养温度37℃，摇床转速200 r/min，发酵周期36 h。在该优化条件下，重组枯草芽孢杆菌WB600发酵产角蛋白酶的酶活达到（2110±15.011）U/mL，较优化前提高了5.10倍（P <0.05），为该酶在角蛋白降解及资源化利用领域的应用提供了理论依据与研究基础。     

一株羽毛角蛋白降解菌的产酶条件研究

角蛋白是一种抗性强和难降解的硬性蛋白,角蛋白酶具有专一降解天然角蛋白的功能,可以显著提高角蛋白的消化率。地衣芽孢菌株K-19具有很强的羽毛角蛋白分解能力,本试验对该菌株的发酵产酶条件进行了优化,最终得到摇瓶发酵产酶的最佳培养基和发酵条件为:羽毛粉1.5%、玉米粉1%、黄豆粉1%、NH4Cl0.05%、NaCl0.05%、K2HPO40.03%、KH2PO40.04%、MgCl2·6H2O0.01%、酵母膏0.01%,pH值7.5～8.0;250ml三角瓶里装发酵培养液30ml,37℃,接种量4%,200r/min摇瓶发酵72h,该菌株产角蛋白酶的酶活可达246.8U/ml,比初始酶活128U/ml提高了93%。     

角蛋白酶在畜禽行业中的应用

角蛋白酶(keratinase)是一种可以特异性降解角蛋白的酶类,由真菌、放线菌和细菌等多种微生物产生.角蛋白酶在食品、医药、饲料、精化和制革等工业中广泛应用,具有嫩化肉类、生产高级营养品、免疫制剂和饲料添加剂以及美容、软化皮革等作用,并可降解导致疯牛病和人类克雅氏症的朊蛋白,更使其成为研究热点,应用和研究价值巨大.本文对角蛋白酶的来源、生物学特点进行了回顾,并对角蛋白酶如何在畜牧行业中应用进行了探讨.     

短小芽孢杆菌B-15产酶条件的优化及酶学性质的研究

从本实验室分离短小芽孢杆菌B-15能降解羽毛角蛋白生产角蛋白酶,本试验对该菌株的产酶条件进行了优化.结果表明,在羽毛发酵培养基中,B-15产酶的最佳辅助碳源为葡萄糖.最佳辅助氮源为酵母粉,最佳接种量为2%,培养基最佳初始pH值为7.0,产酶最佳温度为30℃,最佳培养时问为48 h.在以上条件下培养,角蛋白酶活力可达2.03 U/mL,是优化前的2.5倍.对B-15所产的角蛋白酶进行了粗酶酶学性质的初步研究,结果表明.该酶最佳反应温度为55℃;最佳反应pH值为7.0;pH 5.5～8.0时酶活力较稳定,可达最大酶活力的70%以上.Mg2 对酶有激活作用,Fe3 对酶有抑制作用.羽毛被降解后,其残渣和发酵后的液体可以作为动物的蛋白饲料.     

高效协同降解羽毛复合菌系的筛选和鉴定

将6株高效降解菌(Bd1、Zb4、Zb5、Zb11、HD12和Grey1),用正交试验组合形成多个复合菌系,比较各复合菌系降解羽毛角蛋白后发酵液可溶性蛋白含量和角蛋白酶活力,确定高效降解羽毛复合菌系由Bd1、Zb11、Zb4和Zb5 4种菌组成。通过形态、生理生化和16S rDNA鉴定,Bd1、Zb11、Zb4和Zb5分别被确定为土壤短芽孢杆菌、嗜烟碱节杆菌、粪产碱杆菌和萎缩芽孢杆菌。     

对一株高效羽毛降解菌的鉴定

羽毛是家禽经处理后产生的废弃物，产量巨大，全球每年可达几百万吨。传统的处理方法主要为填埋、焚烧和产气，不仅对环境造成了严重的污染，而且浪费了宝贵的资源。禽类羽毛主要由角蛋白组成，其粗蛋白含量高达85%～90%，同时含有微量的维生素B12和一些未知的生长因子。羽毛蛋白中除赖氨酸、蛋氨酸的含量明显较低外，其他动物必需氨基酸的组成略高于鱼粉，并且含多种动物所需要的必需氨基酸，所以采用合适的方法将羽毛蛋白转变成易被消化吸收的可溶性蛋白、多肽及游离氨基酸不仅保护环境、变废为宝，还能减缓蛋白饲料相对匮乏的现状，促进可持续发展，具有极高的应用前景。目前已发现多种微生物可降解羽毛角蛋白，一些细菌、真菌和放线菌都能分泌角蛋白酶降解角蛋白。本研究经过多次分离纯化，从长期堆积羽毛的土壤中分离到一株具有高效降解羽毛角蛋白的细菌，在蛋白饲料生产中具有潜在的广泛应用前景。     

角蛋白降解菌分离、鉴定及其降解机制研究

实验旨在筛选具有高效角蛋白水解活性的微生物,并对其降解羽毛角蛋白机制进行研究,为提高角蛋白生物降解率提供理论指导。采用透明圈和完整羽毛降解相结合的方法,从废弃羽毛中筛选角蛋白降解菌,并进一步研究其羽毛角蛋白降解过程。获得一株可高效降解角蛋白菌株,基于形态观察和16S rDNA分子鉴定,该菌被命名为Bacillus licheniformis CP-7,其5 d可将天然完整羽毛完全降解。CP-7发酵过程产生大量巯基、可溶性蛋白和亚硫酸盐。分离发酵48 h菌株胞内、胞外粗酶液,发现胞外酶液具有较高的角蛋白酶活性,而胞内酶液具有一定二硫键还原酶活性。胞内酶液能够极显著地促进胞外酶液水解角蛋白活性(P<0.01),但对酪蛋白水解活性无影响(P>0.05)。筛选菌CP-7为具有高二硫键还原能力的角蛋白降解菌,二硫键还原酶可能是高效降解羽毛角蛋白的关键。     

角蛋白酶在酶解豆粕生产中的应用效果初探

豆粕一直被作为理想蛋白使用,但由于豆粕中含有大量的抗原蛋白、胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子,降低了豆粕的营养价值及饲喂效果。本试验期望通过角蛋白酶处理获得酶解豆粕,提高饲用价值,扩大使用范围。以豆粕为底物,在pH 9.0、50℃条件下进行角蛋白酶酶解处理,通过检测可溶性蛋白含量、酸溶蛋白含量、小肽分布及抗原蛋白、胰蛋白酶抑制剂分解情况判定角蛋白酶对豆粕营养价值的改善。结果表明,豆粕经角蛋白酶酶解处理后,可溶性蛋白、酸溶蛋白含量分别增加57.33%、762.96%,产生分子量1 000 Da的小肽占比59.23%,5 000 Da的小肽占比83.71%,抗原蛋白条带降解明显,胰蛋白酶抑制剂降解82.34%。可见,角蛋白酶在酶解处理豆粕中无论是营养成分的改善还是抗营养成分的消除均表现出良好的正向作用,为角蛋白酶在酶解豆粕生产中的应用提供一定的数据支撑,对生产高质量的酶解豆粕具有一定的指导意义。     

美华裔科学家发现一种酶能"消化"疯牛病毒蛋白

华人科学家、美国北卡罗来纳州立大学罗利分校生物学教授石家兴发现，一种可以分解鸡毛的酶，有可能被用来“消化”导致疯牛病和人类克雅氏症的毒蛋白。石教授在研究中发现，枯草杆菌分泌的一种角蛋白酶能够分解鸡毛，使鸡毛变成能被小鸡消化吸收和有助生长的饲料。由于鸡毛中所含角蛋白与导致疯牛病的毒蛋白同为贝塔结构，石教授想到角蛋白酶也许可以对付疯牛病。他与荷兰一家疯牛病专业检测机构联合进行的试验表明，角蛋白酶确实能够破坏毒蛋白，使其丧失传染能力。不久前，从北卡州立大学毕业的生物学博士石全成立了一家名为“生物资源”…     

一株家禽羽毛角蛋白降解菌的分离与鉴定

为了探寻降解家禽羽毛角蛋白的微生物资源,利用富集及驯化培养的方法,从家禽养殖场长期堆积废弃羽毛的土壤中,分离能够有效降解羽毛角蛋白的细菌,并对其降解效果进行初步研究,结果分离筛选出1株能以羽毛角蛋白为唯一碳氮源的菌株N01。经形态特征观察,生理生化特征鉴定和16SrDNA序列分析,初步鉴定其属于节杆菌属。系统发育树显示,该菌株与金黄色节杆菌(Arthrobacter aurescens)的相似性最高,达99%,因而确定其为金黄色节杆菌。该菌株经过72h发酵,对羽毛角蛋白的降解率达75%,表明该菌株对羽毛角蛋白有明显的降解作用。该菌株的分离鉴定为微生物降解利用家禽羽毛角蛋白提供了新的种质资源。     

产角蛋白酶菌株Bacillus subtilis A1-2液体发酵产酶条件的优化

文章旨在对角蛋白酶产生菌Bacillus subtilis A1-2菌株的发酵产酶条件进行优化。以发酵液上清中的角蛋白酶活力为检测指标,利用单因素试验和正交试验相结合的方法优化该菌株摇瓶发酵产角蛋白酶的最适诱导物、碳氮源、无机离子、表面活性剂及最佳培养基配方与发酵参数。获得Bacillus subtilis A1-2菌株的液体深层发酵产角蛋白酶条件如下:培养基配方为玉米粉3.0%,黄豆饼粉3.0%,80目羽毛粉3.0%,Ca Cl 2 0.5%,表面活性剂吐温-80 0.5%;最优发酵参数为:培养基起始p H值8.0,250 ml三角瓶中装液量30 ml,发酵温度37℃,接种量6.0%,发酵60 h;此条件下该菌株角蛋白酶活力达642.1 U/ml,相比优化前的初始酶活力328.5 U/ml提高了95.46%。本研究结果为该菌用于角蛋白资源的开发利用奠定了基础。     

角蛋白酶制备羽毛蛋白粉的工艺研究

为研究角蛋白酶对羽毛蛋白粉的降解效果,采用不同的酶解温度、初始酶解液p H、酶添加量和酶解时间对羽毛蛋白粉进行酶解,并利用正交试验对酶解条件进行优化。结果表明:每克羽毛粉加入角蛋白酶0.03 g,酶解液初始p H为7,在35℃下酶解36 h。羽毛分解率达到50.5%,酶解液可溶性蛋白含量为225.7 mg/L,而酶解羽毛蛋白粉的胃蛋白酶体外消化率为23%,显示了角蛋白酶具有很好的酶解效果。     

科技动态

芽孢杆菌可深层发酵羽毛生产角蛋白酶巴西里约联邦大学的研究人员利用从家禽中分离的枯草芽孢杆菌LFB-FIOCRUZ1270、LFB-FIOCRUZ1273和地衣芽孢杆菌LFB-FIOCRUZ1274对以羽毛或羽毛粉作为单一碳和氮源生产角蛋白的效果进行了研究。使用这3种芽孢杆菌可以在发酵7d后生产细胞外角蛋白酶和蛋白酶。     

角蛋白酶/碱性蛋白酶制备羽毛蛋白粉的工艺研究

为研究角蛋白酶/碱性蛋白酶对羽毛蛋白粉的降解效果,本试验采用不同的酶解温度、酶解液初始pH值、复酶添加量和酶解时间对羽毛蛋白粉进行酶解,并利用正交试验对酶解条件进行优化。结果表明:每克羽毛粉加入角蛋白酶0.0335 g、碱性蛋白酶0.01675 g,酶解液初始pH 11,在35℃下酶解36 h,羽毛分解率达到79.8%,酶解液可溶性蛋白含量为284.18 mg/L,酶解羽毛蛋白粉体外消化率达到30%,表明角蛋白酶/碱性蛋白酶对羽毛蛋白粉具有良好的酶解效果。     

微生物角蛋白酶的研究进展及其在饲料中的应用前景

本文就角蛋白酶理化性质,酶解作用机制和角蛋白酶基因的重组表达,以及角蛋白酶在畜牧、医药卫生等方面的应用作一综述。     

科苑采撷

一种酶能“消化”疯牛病毒蛋白美国北卡罗来纳州立大学教授石家兴发现，一种可以分解鸡毛的酶有可能被用来“消化”导致疯牛病和人类克雅氏症的毒蛋白。研究中发现，枯草杆菌分泌的一种角蛋白酶能够分解鸡毛，使鸡毛变成能被小鸡消化吸收和有助生长的饲料。由于鸡毛中所含角蛋白与导致疯牛病的毒蛋白同为贝塔结构，石教授想到角蛋白酶也许可以对付疯牛病。美研究成检测口蹄疫新技术美国麻省理工学院托德·赖德利用基因工程改造的细胞“快速准确”地检测到口蹄疫病毒。他们将白细胞与电子学结合研制出新型“传感器”，水母体内能发光的细胞修…