摘 要

随着畜牧业的快速发展，每年都会有上百吨的羽毛被废弃。羽毛含有大量的角蛋白，而利用微生物的原理与技术，对羽毛进行降解和加工，即减少了环境污染，又解决了蛋白资源匮乏的问题。本文旨在环境中分离筛选出能高效降解羽毛角蛋白的菌株并研究其降解特性。从土壤中分离筛选出能降解羽毛的菌株，通过羽毛降解实验得降解效果最好的菌株，经16SrDNA分析，这株菌属于金黄杆菌（Chryseobacterium）。对发酵条件进行初步优化，确认该菌降解羽毛的最优条件：羽毛量为10 g/L、接种量为2%、温度为35。在该实验条件下，产可溶性蛋白含量最高、角蛋白酶活力最好、总的氨基酸含量最高且三天的降解率可达到85%。

关键词：羽毛降解 发酵条件 优化

Isolation, identification and degradation of feather keratin - degrading strain

Abstract

With the rapid development of animal husbandry, hundreds of tons of feathers are discarded every year. Feather contains a large amount of keratin, and the principle and technology of microorganism are used to degrade and process the feather, which not only reduces the environmental pollution, but also solves the problem of protein resource shortage. The study was to isolate and screen the strain from the environment which could degrade feather keratin efficiently. The strains capable of degrading feathers were screened out from the soil, and the strain with the best degradation effect was obtained according to the feather degradation experiment. After 16SrDNA analysis, this strain belongs to Chryseobacterium. After preliminary optimization of fermentation condition, identified that degradation of feathers’ optimal fermentation conditions : feathers for 10 g/L, quantity of 2%, the experimental temperature in 35. In these experimental conditions, the soluble protein content was the highest, the keratinase activity was the best, the total amino acid content was the highest and the degradation rate was up to 85% in three days.

Key words:Feather degradation;Fermentation conditions;Optimize

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1羽毛降解现状 1

1.2羽毛角蛋白 1

1.2.1羽毛角蛋白 1

1.2.2角蛋白的降解理论 2

1.2.3角蛋白的降解过程 3

1.2.4角蛋白酶理化性质 3

1.3羽毛废弃物的应用 4

1.4研究目的、意义及内容 5

1.4.1研究目的 5

1.4.2研究意义 5

1.4.3研究内容 5

第二章 材料与方法 6

2.1实验材料 6

2.2.1羽毛 6

2.1.2菌株样品 6

2.1.3试剂 6

2.1.4仪器与器材 7

2.1.5主要培养基 8

2.2试验方法 8

2.2.1高效降解羽毛角蛋白菌株的分离纯化 8

2.2.2不同菌株对羽毛降解性能的影响 8

2.2.3对羽毛添加量、接种量和温度进行优化 8

2.3降解性能的测定方法 9

2.3.1可溶性蛋白含量 9

2.3.2角蛋白酶活力 9

2.3.3氨基酸含量 10

2.3.4降解率测定 10

第三章 结果与讨论 11

3.1不同菌株对羽毛降解性能实验结果 11

3.2 X-Y4菌株的鉴定结果 13

3.3羽毛量对菌X-Y4降解羽毛性能的影响 14

3.4接种量对菌X-Y4降解羽毛性能的影响 15

3.5温度对对菌X-Y4降解羽毛性能的影响 17

3.6讨论 20

第四章 结论与展望 22

4.1结论 22

4.2展望 22

参考文献 23

附 录 26

致 谢 29

第一章 绪论

1.1羽毛降解现状

由于近几年畜牧业的快速发展，鸡场的数量和规模也越来越大，每年都会有上百吨的羽毛被废弃，于是，带来经济效益的同时，羽毛的大量堆积，也造成了相当严重的环境问题。而羽毛角蛋白的难降解性给这个环境问题的解决带来了一个更大的难题。大量的废弃羽毛严重的资源浪费，而且造成环境的污染。一般处理方法：焚烧和掩埋等，这类处理方式造成蛋白质的浪费和环境的严重污染^[1]，而且废弃羽毛还会导致各种疾病的相互传播。

自1899年Ward报道了真菌马爪甲团囊菌能分解角蛋白以来，己发现能降解角蛋白的微生物有三十多种，其中包括细菌、真菌等，从微生物中分离得到的角蛋白酶活性强，能水解多种纤维蛋白^[2]。

1.2羽毛角蛋白

1.2.1羽毛角蛋白

羽毛含有大量角蛋白，而角蛋白是具不溶性特点的纤维蛋白，由二硫键^[3]和疏水键等化学键交联而成，在自然界中含量丰富，以结构蛋白作为主要存在形式，包括：毛发、羽毛、羽茎、蹄、角、爪等。角蛋白具有不与水相溶和不易被分解的特性，其中，由于其高度交联所形成的超稳定结构，所以，在一般条件下，角蛋白不能轻易被溶解。但是，如果能使二硫键断裂，就可以溶解角蛋白。断裂二硫键，需要具有特殊的pH条件或者有强还原作用的反应，而且其键是不能被一般的蛋白酶水解断裂的，而是必需要有高度特异性的角蛋白酶作用^[4]。

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