一种酶菌联合降解羽毛的方法技术

本发明专利技术提供了一种酶菌联合降解羽毛的方法，所述方法步骤如下：S1.配置发酵缓冲液，将羽毛加入到发酵缓冲液，得到含羽毛的发酵缓冲液；S2.将菌种活化培养，得到活化后的菌液；S3.将S2中活化后的菌液加入到S1中含羽毛的发酵缓冲液中进行一次发酵；S4.待S3中发酵反应16~48h后，加入角蛋白酶进行二次发酵培养24~56h；S5.将S4中二次发酵后的液体离心后，取上清液得发酵液；根据本发明专利技术提供的方法，能够充分利用废弃物羽毛，且获得良好的饲料添加剂来源，所述方法操作简单，实现了羽毛的无害化、资源化及合理化应用，在养殖业废弃物利用和饲料添加剂领域具备广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于养殖业环境资源利用领域，涉及一种酶菌联合降解羽毛的方法。
技术介绍
近年来，全国每年的家禽屠宰量已经突破了100亿只，年产废弃物达400万吨。其中，有近100万吨的羽毛被当作废弃物处理，羽毛资源没有得到充分应用。随着家禽养殖业飞速发展，饲料蛋白资源开始出现严重的短缺，进口大豆、鱼粉等蛋白来源的成本不断攀升，加大了养殖企业的生产负担。因此，寻找一种新的资源无害化饲料蛋白来源成为重中之重。羽毛中蛋白含量较高，富含多种氨基酸，如亮氨酸、缬氨酸和赖氨酸等多种必须氨基酸，还含有钙、磷等微量元素及生长因子。（张大雷等，2003）因此，羽毛在作为动物饲料蛋白和氨基酸来源方面具有极大的应用潜力。随着对角蛋白的研究越发深入，角蛋白的加工利用状况有所进展。目前已有的鸡毛处理方法有三大类：（1）物理加工：加压、加热膨胀法；（2）化学水解：酸碱处理、氧化处理、电化学还原处理、铜氨溶液处理及金属盐处理；（3）生物降解：角蛋白酶降解角蛋白。（胡新华，1997）。目前，大规模加工羽毛角蛋白的方法主要是化学水解法、高温加热法和高温膨化法。高温膨化工艺操作相对简单，产品适用范围广，但仍然存在耗能大、成本高等缺点，实际应用不多。（郭素华，1991）而生物降解法是利用微生物发酵或添加蛋白酶酶解，能耗、污染相对较少，微生物发酵产生的酶系能够促进羽毛角蛋白分解为更多的小肽和游离氨基酸，并且减少了热敏性氨基酸的损失。(汪国和等，2010)使用微生物发酵鸡毛的方法可以改变角蛋白的结构，促进鸡毛角蛋白的降解。另外微生物发酵产品中富含对动物机体有益的微生物本身就是对蛋白质营养价值的补充。目前利用微生物发酵法生产角蛋白饲料主要有厌氧固体发酵和液体深层发酵，但是不管使用哪种方法，单一的菌株是不能完全降解鸡毛。(汪国和等，2010)因而用单一的菌株处理羽毛废弃物是达不到废弃鸡毛最大化利用。角蛋白酶是一种可专一降解角蛋白的蛋白酶类。角蛋白酶的底物范围一般比较广泛，除角蛋白外，它还可水解多种可溶性和不溶性蛋白质底物。（TsuboiR,etal.1989）(RayTL,etal.1990）。由于角蛋白酶在溶解状态下可发生自身水解，这一特点使得角蛋白酶的酶活下降，因此单一使用角蛋白酶处理羽毛效果不理想，且成本较高，不适宜用来大规模降解和处理羽毛及其他类似养殖废弃物。
技术实现思路
本专利技术的目的在于根据现有技术中的不足，提供了一种酶菌联合降解羽毛的方法。本专利技术综合蜡样芽孢杆菌YSQ08（Bacilluscereus）发酵过程和角蛋白酶酶解过程的优缺点，提出酶菌联合降解鸡毛，以实现鸡毛的无害化、资源化、合理化应用。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种酶菌联合降解羽毛的方法，所述方法步骤如下：S1.配置发酵缓冲液，将羽毛加入到发酵缓冲液，得到含羽毛的发酵缓冲液；S2.将菌种活化培养，得到活化后的菌液；S3.将S2中活化后的菌液加入到S1中含羽毛的发酵缓冲液中进行一次发酵；S4.待S3中发酵反应16~48h后，加入角蛋白酶进行二次发酵培养24~56h；S5.将S4中二次发酵后的液体离心后，取上清液得发酵液；S1中，羽毛质量占发酵缓冲液质量的1~10%，所述发酵缓冲液的pH值为6~10；S2中，菌种为蜡样芽孢杆菌（Bacilluscereus）YSQ08，于2012年09月03日保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏编号为CCTCCNo.M2012322；S3中，将S2中活化后的菌液按2~6%的加入量加入含羽毛的发酵缓冲液；S4中，以S3中一次发酵后物质量计，角蛋白酶的添加量为1000~5000U/g；所述角蛋白酶的酶活为105~106U/g。优选地，S3中，将S2中活化后的菌液按3%加入含羽毛的发酵缓冲液；S4中，以S3中一次发酵后物质量计，角蛋白酶的添加量为2000U/g，S1中，羽毛质量占发酵缓冲液质量的2.5%。优选地，S4中，待S3中发酵反应24h后，加入角蛋白酶进行二次发酵培养48h。优选地，所述羽毛为鸡毛，发酵缓冲液的pH值为9。优选地，所述发酵缓冲液组成为：0.1~1.0g/L氯化钠，0.01~1.0g/L氯化钙，0.1~1.0g/L氯化镁，1.0~5.0g/L磷酸氢二钾，0.1~2.0g/L磷酸二氢钾。优选地，S3和S4中发酵温度为36~42℃。更优选地，S3和S4中发酵温度为40℃。优选地，S2中，菌种活化培养步骤如下：S21.采用平板划线培养的方法，将蜡样芽孢杆菌YSQ08（Bacilluscereus）进行活化，挑取单菌落，置于LB肉汤培养基中，摇床37℃，200r/min培养24h；S22.将S21中所得液体以2%的菌液加入量加入到S1中含羽毛的发酵缓冲液中，72h后，划线倒置培养14h，挑取单菌落进行液体培养，摇床37℃，200r/min培养14h；S23.将S22中诱导好的液体以2%的添加量加入到LB肉汤培养基中进行扩大培养3~5次。优选地，LB肉汤培养基的制备为：将胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、NaCl5g混合，加蒸馏水定容至1000mL，pH为7.0，121℃高压灭菌20min。优选地，S21中，所述蜡样芽孢杆菌YSQ08菌株的种龄为8~20h。根据本专利技术提供的方法，蜡样芽孢杆菌YSQ08（Bacilluscereus）在24h~72h内将鸡毛降解成短肽或絮状物，鸡毛的梗部也能得到部分降解。加入角蛋白酶后，这些短肽、絮状物、部分降解的梗部得到充分地酶解，72h内能将鸡毛得到彻底降解。游离氨基酸含量约为150~230mg/L，降解率约为70.00~82.00%，相较于单独的酶解氨基酸含量提高了16.20~69.07%，降解率提高了14.54~30.80%；较于单独的菌解，氨基酸含量提高了400.65~628.42%，降解率提高了128.23~160.64%。相比其他的鸡毛微生物发酵方案，鸡毛彻底降解的时间提高48h以上。采用酶菌联合降解的方式，鸡毛中的蛋白质和氨基酸得到充分保留。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：本专利技术综合蜡样芽孢杆菌YSQ08（Bacilluscereus）发酵过程和角蛋白酶酶解过程的优缺点，能够充分利用废弃物羽毛，且获得良好的饲料添加剂来源，所述方法操作简单，实现了羽毛的无害化、资源化及合理化应用，在养殖业废弃物利用和饲料添加剂领域具备广阔的应用前景。附图说明图1为菌株种龄对降解率的影响对比图。图2为蜡样芽孢杆菌YSQ08的生长曲线图。具体实施方式以下结合具体实施例和附图来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本专利技术所用试剂和材料均为市购。以下实施例中采用的LB肉汤培养基制备为：胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、NaCl5g混合，加蒸馏水定容至1000mL，pH7.0，121℃高压灭菌20min。发酵缓冲液的制备：0.5000g氯化钠，0.0600g无水氯化钙，0.1000g氯化镁，1.4000g磷酸氢二钾，0.7000g磷酸二氢钾，pH调至7.0，蒸馏水定容至1000mL。蜡样芽孢杆菌（Bacilluscereus）YSQ08，于2012年09本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酶菌联合降解羽毛的方法，其特征在于，所述方法步骤如下：S1. 配置发酵缓冲液，将羽毛加入到发酵缓冲液，得到含羽毛的发酵缓冲液；S2. 将菌种活化培养，得到活化后的菌液；S3.将S2中活化后的菌液加入到S1中含羽毛的发酵缓冲液中进行一次发酵；S4.待S3中发酵反应16~48h后，加入角蛋白酶进行二次发酵培养24~56h；S5.将S4中二次发酵后的液体离心后，取上清液得发酵液；S1中，羽毛质量占发酵缓冲液质量的1~10%，所述发酵缓冲液的pH值为6~10；S2中，菌种为蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus ）YSQ08，于2012 年09 月03 日保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏编号为CCTCC No. M2012322；S3中，将S2中活化后的菌液按2~6%的加入量加入含羽毛的发酵缓冲液；S4中，以S3中一次发酵后物质量计，角蛋白酶的添加量为1000~5000U/g；所述角蛋白酶的酶活为105~106U/g。

【技术特征摘要】
1.一种酶菌联合降解羽毛的方法，其特征在于，所述方法步骤如下：S1.配置发酵缓冲液，将羽毛加入到发酵缓冲液，得到含羽毛的发酵缓冲液；S2.将菌种活化培养，得到活化后的菌液；S3.将S2中活化后的菌液加入到S1中含羽毛的发酵缓冲液中进行一次发酵；S4.待S3中发酵反应16~48h后，加入角蛋白酶进行二次发酵培养24~56h；S5.将S4中二次发酵后的液体离心后，取上清液得发酵液；S1中，羽毛质量占发酵缓冲液质量的1~10%，所述发酵缓冲液的pH值为6~10；S2中，菌种为蜡样芽孢杆菌（Bacilluscereus）YSQ08，于2012年09月03日保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏编号为CCTCCNo.M2012322；S3中，将S2中活化后的菌液按2~6%的加入量加入含羽毛的发酵缓冲液；S4中，以S3中一次发酵后物质量计，角蛋白酶的添加量为1000~5000U/g；所述角蛋白酶的酶活为105~106U/g。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中，将S2中活化后的菌液按3%加入含羽毛的发酵缓冲液；S4中，以S3中一次发酵后物质量计，角蛋白酶的添加量为2000U/g，S1中，羽毛质量占发酵缓冲液质量的2.5%。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中，待S3中发酵反应24h后，加入角蛋白酶进行二次发酵培养48h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡文锋，朱剑锋，朱辉，胡学生，
申请(专利权)人：生物源生物技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44