一株高效降解羽毛的菌株及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种可高效降解羽毛的蜡样芽孢杆菌，属于微生物技术领域。该菌株为Bacillus cereus CTYM‑9，保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏日期为2018年12月21日，保藏编号为CGMCC NO.17020。本发明专利技术菌株降解羽毛速度快、效率高，适用于解决废弃羽毛带来的资源浪费和环境污染的问题，具有良好的应用前景。

A Feather Degrading Strain with High Efficiency and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一株高效降解羽毛的菌株及其应用
本专利技术涉及一种可高效降解羽毛的菌株，属于微生物

技术介绍
羽毛是鸟类和禽类表皮细胞角质化的衍生物，占其体重的10％。随着养禽业的集约化发展，家禽生产产生的废弃羽毛规模可观。虽然羽毛的主要成分是蛋白质，但其中角蛋白的含量高达90％左右，因此难以被降解，更不容易被动物肠道的消化酶所消化，不仅造成资源浪费，也带来了一定程度的环境污染。由于物理法-高温高压、化学法-酸碱水解存在高耗能、污染环境等固有缺陷，更重要的是，经过这些过程处理后，所得的羽毛粉的营养价值会遭到一定程度的破坏。相较而言微生物降解法，反应条件温和，耗能少，经济环保的同时还避免了大部分氨基酸的损失，提高了羽毛降解产物的可吸收利用性，因此，微生物降解法更适用于解决废弃羽毛带来的资源浪费和环境污染的问题。近年来已有不少关于微生物降解法的专利及研究报道，专利文件CN107099472A公布了一种蜡样芽孢杆菌，菌株号为NJ-02，对多种羽毛能够有效降解，但是降解速度较慢，效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可高效降解废弃羽毛的菌株，其能快速的降解羽毛，降解效率高，发酵周期短，避免了大部分氨基酸的损失，提高了羽毛降解产物的可吸收利用性。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一株高效降解羽毛的菌株，该菌株为BacilluscereusCTYM-9,保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，位于中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2018年12月21日，保藏编号为CGMCCNO.17020。本专利技术可降解羽毛的菌株是利用以羽毛为唯一氮源和碳源的培养基经连续多次转接培养所筛选出能够降解羽毛的菌株，再经分离纯化、酪蛋白培养基点种实验和单根羽毛降解实验分离筛选出的一株高效降解羽毛的菌株。菌株CTYM-9的主要生物学特征：菌落呈乳白色，圆形凸起，表面湿润光滑，边缘刺状，无光泽，不透明。菌落革兰氏染色为阳性，菌体短杆状，芽孢中生。经过16SrDNA扩增和序列对比分析以及结合其主要生物学特征，鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)。本专利技术所述菌株CTYM-916SrDNA基因序列，见SEQIDNO.1所示。本专利技术所述可降解废弃羽毛的菌株的筛选方法：1)采样：采集养殖场的半腐烂羽毛埋于地下深度10-20cm处，5个月后取出；2)富集：称取10g取出的半腐烂羽毛两份，分别加入到装有200mL的普通富集培养基和羽毛富集培养基中，制备菌悬液，于37℃、180r/min的摇床中震荡培养24h；所述普通富集培养基(g/L)：葡萄糖10.0、NaCl5.0、牛肉膏5.0、蛋白胨10.0，pH自然；所述羽毛富集培养基(g/L)：羽毛10.0、蛋白胨10.0、葡萄糖7.0、酵母浸膏3.5、NH4NO34.0、(NH4)2SO412.35、K2HPO40.1、KH2PO40.7、MgSO40.1、NaCl10.0、pH自然；3)初筛：取两种富集培养基菌悬液各2mL分别加入到两个初筛培养基中，于37℃、180r/min条件下培养，每隔12h观察羽毛有无降解现象，取有降解现象的培养液2mL加入到新的筛选培养基中，同样条件培养，分别重复至少3次和6次；所述初筛培养基(g/L)：羽毛10.0、NaCl0.5、K2HPO41.4、KH2PO40.7、MgSO40.1，pH自然；4)分离纯化：将最终得到的初筛培养基菌液分别进行10-4、10-5、10-6三个梯度稀释，分别取稀释后的菌液100μL涂布于羽毛固体培养平板上，37℃培养箱倒置培养48h。挑取菌落形态良好、长势较好的菌落于LB固体培养基进一步划线纯化，37℃培养箱倒置培养48h；所述羽毛固体培养基(g/L)：羽毛10.0、NaCl0.5、K2HPO41.4、KH2PO40.7、MgSO40.1琼脂17.5，pH自然；所述LB固体培养基(g/L)：NaCl5.0、牛肉膏5.0、蛋白胨10.0、琼脂17.5，pH自然；5)复筛：将经分离纯化后的菌株接种到酪蛋白选择性分离培养基中进行平板点种试验，37℃培养48h，比较水解圈直径(Dp)和菌落直径(Dc)比值(HC)的大小，HC值越高，菌株产蛋白酶的能力越强，筛选出产蛋白酶能力强的菌株；所述选择性分离培养基(g/L)：干酪素4.0、CaCl23.0、NaCl5.0、牛肉膏5.0、琼脂粉16.0，pH自然。本专利技术还提供所述的菌株在降解角蛋白质物质中的应用。在本专利技术中，角蛋白质物质是指富含角蛋白的生物质，例如富含角蛋白的纤维，如羽毛，动物的毛发等等，此外对鳞、甲、蹄、角、爪、喙等角蛋白含量高的动物组织也具有较好的降解能力。本专利技术还提供上述菌株降解羽毛的方法，其是将羽毛作为碳源和氮源制成发酵培养基，向该羽毛发酵培养基中加入该菌株种子液，在37℃、180r/min条件下培养，即可实现对羽毛的高效降解。所述羽毛可以是完整羽毛，也可以是羽毛碎料。本专利技术降解羽毛的方法，其包括如下步骤：1)种子液制备将菌株CTYM-9接种于种子培养基中培养，获得种子液；2)降解发酵处理以羽毛或含羽毛的羽毛培养基为发酵底物用步骤1)所获种子液进行发酵处理。其中，所述步骤1)中种子培养基配方如下(g/L)：NaCl5.0、牛肉膏5.0、蛋白胨10.0，pH自然。其中，所述步骤2)中的羽毛培养基配方如下(g/L)：1根完整羽毛0.1～100、NaCl0.5、K2HPO41.4、KH2PO40.7、MgSO40.1，pH自然。其中，步骤1)中种子液制备条件为：搅拌转速为160～220r/min，温度为30～38℃，培养36～48h；优选地，搅拌转速为180r/min，温度为37℃，培养48h。其中，所述发酵处理条件为：接种量2％～10％，搅拌转速为160～220r/min，温度为30～40℃；优选地，接种量2％，搅拌转速为180r/min，温度为37℃。有益效果：1、本专利技术提供了一种微生物菌株BacilluscereusCTYM-9，该菌株可高效降解羽毛，在第4天时以羽毛为唯一氮源、碳源的单根羽毛培养液已经基本澄清，羽毛几乎完全降解，降解率达到95％，降解时不需对羽毛进行特殊处理。2、本专利技术还提供了一种分离筛选能够高效降解羽毛的菌株的方法，其基本过程是利用以羽毛为唯一氮源和碳源的培养基经连续多次转接培养筛选出能够降解羽毛的菌株，再经分离纯化、酪蛋白培养基点种实验和单根羽毛降解实验分离筛选出一株高效降解羽毛的菌株。本方法利用以羽毛为唯一氮源和碳源的培养基筛选菌株、具有菌株筛选方向明确、筛选方法简单、筛选的菌株专一性强等特点。3、本专利技术提供的一种微生物菌株BacilluscereusCTYM-9可高效产角蛋白酶，还可用于处理处羽毛外其他不容易降解又含角蛋白较高的物质，如发、毛、鳞、甲、蹄、角、爪、喙等，使之变成短肽或游离氨基酸,而能够被畜禽利用。附图说明：图1为10株菌分别降解单根羽毛的情况图；图2为CTYM-5的羽毛降解情况图；图3为CTYM-7的羽毛降解情况图；图4为CTYM-9的羽毛降解情况图；图5为CTYM-9菌落形态图；图6为CTYM-9革兰氏染色图；图7为CTYM-9采用已公开条件试验的羽毛降解效果图。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)CTYM‑9，其保藏编号为CGMCC NO.17020。

【技术特征摘要】
1.蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)CTYM-9，其保藏编号为CGMCCNO.17020。2.权利要求1所述的菌株在降解角蛋白质物质中的应用。3.权利要求1所述的菌株在降解羽毛中的应用。4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述羽毛为鸡毛、鸭毛、鹅毛或鸽毛。5.一种降解羽毛的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)种子液制备将菌株CTYM-9接种于种子培养基中培养，获得种子液；2)降解发酵处理以羽毛或含羽毛的羽毛培养基为发酵底物用步骤1)所获种子液进行发酵处理。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1)中种子培养基配方如下(g/L)：NaCl5.0、牛肉膏5.0、蛋白胨10.0，pH自然。7.如权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田久东，陈达，任婉丽，邓雪娟，杨继帅，张列飞，于继英，刘世杰，
申请(专利权)人：博益德北京生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11