廢羽毛生物水解技術(shù)的研究.pdf

1、角蛋白作為一種硬性蛋白，具有不溶于水和抗分解的性質(zhì)，一般條件下不溶解，且不能被一般的蛋白酶水解，因此這給角蛋白的處理提出了難題。我國的角蛋白資源極其豐富，它們大部分沒有被充分利用，有的甚至造成環(huán)境污染。而近年來畜牧業(yè)及氨基酸工業(yè)的大力發(fā)展使得蛋白資源極其緊缺，因此，當前應大力研究最有效的處理方法使廢棄的羽毛角蛋白直接轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)或復合氨基酸，使之能直接得到應用或作為進一步提純氨基酸的廉價易得的原料，從而變廢為寶，即保護環(huán)境又資源利用，這

2、將具有十分顯著的經(jīng)濟效益和深遠的社會效益。 本課題針對羽毛角蛋白廢棄物的資源化利用，進行了如下的研究： 1、化學法水解羽毛角蛋白的研究通過對水解介質(zhì)濃度、固液比、反應時間、反應溫度進行單因素實驗，確定了化學法(酸解和堿解)水解羽毛角蛋白的最佳工藝條件并進行了最佳水解條件下的動力學分析。比較分析酸解和堿解羽毛提取復合氨基酸的效果可知，硫酸水解羽毛角蛋白的能力明顯優(yōu)于氫氧化鈉，氨基酸轉(zhuǎn)化率高出10﹪左右。這可能是由于氫氧

3、化鈉水解液采用活性炭脫色，活性炭在脫色過程中對產(chǎn)物具有一定的吸附作用，從而降低了氨基酸含量。該法存在著高能耗、高物耗的問題，且水解過程中揮發(fā)的氣體易腐蝕設備污染環(huán)境，水解液的脫色也會使復合氨基酸得率降低。 2、角蛋白降解菌的分離選育及鑒定以某長期堆積腐爛羽毛的土壤為分離源，分離得到六株能高效降解羽毛角蛋白的細菌(分別為L1、L2、L3、L4、L5、L6)。通過對這些菌株降解羽毛能力的對比實驗，證明其中菌株L1降解羽毛能力最為突

4、出。該菌株經(jīng)形態(tài)觀察和16SrRNA測序初步鑒定為黃單胞菌，與嗜麥芽窄食單胞菌(Stenotrophomonasmaltophilia)相似性達98﹪，命名為黃單胞菌DHHJ(Stenotrophomonas maltophilia DHHJ)。迄今為止，國內(nèi)還未見黃單胞菌降解羽毛角蛋白的相關(guān)報道。該菌株接種于含滅菌處理過的完整羽毛的基礎培養(yǎng)基中，發(fā)酵1天后即可見羽毛有明顯脫落，發(fā)酵5天后羽毛己完全脫落，羽梗也有一定程度的降解。經(jīng)6天發(fā)

5、酵后降解率可達86.6﹪，發(fā)酵液蛋白質(zhì)含量最大也可達23.88mg/mL。這表明菌株L1具有較強降解羽毛角蛋白的能力。 3、菌株DHHJ發(fā)酵條件的研究經(jīng)優(yōu)化實驗后得到黃單胞菌DIIHJ的最佳發(fā)酵培養(yǎng)基(g/100mL)為：葡萄糖1g、羽毛粉2.5 g、干酪素0.2g、KCl0．0373g、NaCl0．0294g、吐溫800.4g、磷酸氫二鈉：磷酸二氫鉀=O.4：0.03、pH7.5。最適發(fā)酵條件為：裝液量25mL/250mL、溫度40℃

6、、發(fā)酵時間48h。該條件下黃單胞菌DHHJ的產(chǎn)酶能力及降解羽毛能力顯著高于未優(yōu)化發(fā)酵條件。其中，粗酶液酶活力提高約5.3倍之多，最大值達49.3U/mL，蛋白質(zhì)含量34.31mg/mL，提高約3.4倍左右。這表明該菌株具有潛在的實際開發(fā)價值。 采用L<,16>(4<'5>)正交實驗對黃單胞菌DHHJ與蛋白酶配伍降解羽毛進行了初步研究，結(jié)果表明其初步最佳方案為：菌株DHHJ在最佳發(fā)酵條件下降解羽毛角蛋白48h后，再加入100 m