废羽毛生物水解技术的研究

【摘要】：角蛋白作为一种硬性蛋白,具有不溶于水和抗分解的性质,一般条件下不溶解,且不能被一般的蛋白酶水解,因此这给角蛋白的处理提出了难题。我国的角蛋白资源极其丰富,它们大部分没有被充分利用,有的甚至造成环境污染。而近年来畜牧业及氨基酸工业的大力发展使得蛋白资源极其紧缺,因此,当前应大力研究最有效的处理方法使废弃的羽毛角蛋白直接转变成蛋白质或复合氨基酸,使之能直接得到应用或作为进一步提纯氨基酸的廉价易得的原料,从而变废为宝,即保护环境又资源利用,这将具有十分显著的经济效益和深远的社会效益。 本课题针对羽毛角蛋白废弃物的资源化利用,进行了如下的研究: 1、化学法水解羽毛角蛋白的研究 通过对水解介质浓度、固液比、反应时间、反应温度进行单因素实验,确定了化学法(酸解和碱解)水解羽毛角蛋白的最佳工艺条件并进行了最佳水解条件下的动力学分析。比较分析酸解和碱解羽毛提取复合氨基酸的效果可知,硫酸水解羽毛角蛋白的能力明显优于氢氧化钠,氨基酸转化率高出10%左右。这可能是由于氢氧化钠水解液采用活性炭脱色,活性炭在脱色过程中对产物具有一定的吸附作用,从而降低了氨基酸含量。该法存在着高能耗、高物耗的问题,且水解过程中挥发的气体易腐蚀设备污染环境,水解液的脱色也会使复合氨基酸得率降低。 2、角蛋白降解菌的分离选育及鉴定 以某长期堆积腐烂羽毛的土壤为分离源,分离得到六株能高效降解羽毛角蛋白的细菌(分别为L1、L2、L3、L4、L5、L6)。通过对这些菌株降解羽毛能力的对比实验,证明其中菌株L1降解羽毛能力最为突出。该菌株经形态观察和16S rRNA测序初步鉴定为黄单胞菌,与嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)相似性达98%,命名为黄单胞菌DHHJ(Stenotrophomonas maltophilia DHHJ)。迄今为止,国内还未见黄单胞菌降解羽毛角蛋白的相关报道。该菌株接种于含灭菌处理过的完整羽毛的基础培养基中,发酵1天后即可见羽毛有明显脱落,发酵5天后羽毛已完全脱落,羽梗也有