角蛋白酶产生菌的筛选、发酵优化、酶学特性及应用
发布时间：2021-03-13 06:14
角蛋白是一种结构稳定的硬质蛋白,不易被盐溶液、稀酸和稀碱降解。家禽羽毛中含有80%以上的角蛋白。大量的废弃羽毛造成环境污染,同时导致资源严重浪费,其综合利用,不仅可以解决饲料蛋白的紧缺,而且可以减少环境污染。本文以羽毛为唯一碳氮源选育高产角蛋白酶菌株,并对其发酵工艺条件优化,对酶进行分离纯化,研究角蛋白酶的酶学性质和在羽毛降解上的应用。其主要研究内容如下:(1)从养鸡场取得腐烂羽毛和土壤样品,以羽毛为唯一碳氮源筛选到一株高产角蛋白酶的菌株:CJPE209,该菌被鉴定为Bacillus sp.(芽孢杆菌属),保藏号为:CCTCC M 2015734。(2)采用单因素试验确定了Bacillus sp.CJPE209产角蛋白酶的发酵条件:发酵时间48 h,发酵温度37℃,接种量2%,摇床转速220 r/min,培养基装液量25mL/250 mL,初始pH 7。通过PB设计和CCD设计进一步优化培养基组分,得到的最佳培养基是:蔗糖13.6 g/L、羽毛粉5.6 g/L、尿素4 g/L、磷酸二氢钾0.4 g/L、硫酸镁1.44 g/L、氯化钙1.1 g/L和氯化钠5 g/L。在最佳培养条件和最佳培养基组分的条件下,发酵液的酶活达到503.5 U/mL,是优化前的1.88倍。(3)对Bacillus sp.CJPE209所产的角蛋白酶通过硫酸铵盐析、Sephadex G-25凝胶过滤脱盐、DEAE cellulose DE-52离子交换层析和Sephadex G-75凝胶层析等一系列分离纯化的过程,得到纯的角蛋白酶,所得角蛋白酶比酶活为8527.19U/mL,纯化倍数为4.59倍,收率为12.35%。通过SDS-PAGE确定该角蛋白酶的分子量为43 kDa。通过试验确定该角蛋白酶的最适反应温度为60℃,最适反应pH=8,在中性偏碱性环境下能保持较好的稳定性。同时研究金属离子和化学试剂对角蛋白酶酶活的影响和角蛋白酶的动力学参数。(4)通过粗酶液对羽毛的降解试验,确定Bacillus sp.CJPE209所产酶有降解羽毛的能力,粗酶液在48 h内可以使羽毛降解掉一半,同时产生可溶性氨基氮。可以将降解产物作为饲料添加剂用于动物饲料。
本文编号：2234187
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
文章目录
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 角蛋白的概述
1.1.1 角蛋白的来源
1.1.2 角蛋白结构和性质
1.1.3 羽毛角蛋白的处理
1.2 角蛋白酶的概述
1.2.1 角蛋白酶的定义
1.2.2 角蛋白酶的来源
1.3 角蛋白酶的研究进展
1.3.1 角蛋白酶的分子量
1.3.2 角蛋白酶的底物特异性
1.3.3 角蛋白酶活性测定方法
1.3.4 金属离子和化学试剂对角蛋白酶活性的影响
1.3.5 角蛋白酶的表达
1.3.6 角蛋白酶的发酵条件
1.3.7 角蛋白酶的最适反应条件及耐受性
1.3.8 角蛋白的酶解机理
1.4 角蛋白酶的应用
1.4.1 角蛋白酶在饲料工业中的应用
1.4.2 角蛋白酶在农业中的应用
1.4.3 角蛋白酶在制革工业中的应用
1.4.4 角蛋白酶在医疗行业中的应用
1.4.5 角蛋白酶在食品行业中的应用
1.4.6 角蛋白酶在洗涤剂行业中的应用
1.4.7 角蛋白酶在化妆品行业中的应用
1.4.8 角蛋白酶在其他方面中的应用
1.5 本研究的目的、意义及内容
1.5.1 研究目的及意义
1.5.2 研究内容
第2章 角蛋白酶产生菌株的筛选及鉴定
2.1 材料
2.1.1 样品来源
2.1.2 培养基
2.1.3 主要试剂
2.1.4 主要仪器设备
2.2 试验方法
2.2.1 菌株的富集培养
2.2.2 初筛
2.2.3 摇瓶复筛
2.2.4 角蛋白酶酶活的测定
2.2.5 菌株的鉴定
2.2.6 菌株生长曲线的测定
2.3 结果与讨论
2.3.1 菌株的筛选
2.3.2 菌株的鉴定
2.3.3 菌株生长曲线的绘制
2.4 小结
第3章 Bacillus sp.CJPE209产角蛋白酶的发酵工艺优化
3.1 材料与试剂
3.1.1 菌株
3.1.2 培养基
3.1.3 主要试剂
3.1.4 主要仪器设备
3.2 试验方法
3.2.1 菌株Bacillus sp.CJPE209产角蛋白酶发酵条件的优化
3.2.2 芽孢杆菌（Bacillus sp.）CJPE209的产酶培养基的优化
3.3 结果与讨论
3.3.1 菌株Bacillus sp.CJPE209发酵条件的优化
3.3.2 菌株Bacillus sp.CJPE209产角蛋白酶培养基的优化
3.4 小结
第4章 角蛋白酶的分离纯化和酶学性质的研究
4.1 材料
4.1.1 菌株
4.1.2 培养基
4.1.3 主要试剂
4.2 试验方法
4.2.1 粗酶液的制备
4.2.2 蛋白浓度的测定方法
4.2.3 角蛋白酶的分离纯化
4.2.4 角蛋白酶酶学性质的研究
4.3 结果与讨论
4.3.1 蛋白质浓度的标准曲线的绘制
4.3.2 角蛋白酶的分离纯化的结果
4.3.3 角蛋白的酶学性质研究
4.4 小结
第5章 羽毛降解的应用
5.1 材料与试剂
5.1.1 菌株
5.1.2 培养基
5.1.3 主要试剂
5.1.4 主要仪器设备
5.2 试验方法
5.3 结果
5.4 小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
附录
参考文献
期刊论文
[1]角蛋白酶研究进展[J]. 于晓朋,赵新强. 中国果菜. 2015(02)
[2]角蛋白酶的应用研究进展[J]. 王秋影,廖美德. 饲料广角. 2013(10)
[3]屠宰加工厂畜禽废弃物处理与环境保护[J]. 孙若新,孙小梅. 湖北畜牧兽医. 2013(02)
[4]一株羽毛降解菌产酶特性的初步研究[J]. 刘晓迪,顾振红,朱红惠,姚青. 生物技术进展. 2012(06)
[5]产角蛋白酶菌株的筛选、鉴定和发酵特性的初步研究[J]. 郭刚,楚杰,王君高,刘可春. 中国畜牧兽医. 2012(03)
[6]高效降解羽毛角蛋白菌株的筛选与鉴定[J]. 李金婷,路福平,李玉,王建玲. 天津科技大学学报. 2010(06)
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[8]角蛋白酶在牛皮脱毛工序中的应用研究[J]. 韩瑞枝,刘孟华,吴重德,周荣清. 中国皮革. 2010(05)
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博士论文
[1]角蛋白酶生产菌株选育、发酵与分离纯化研究[D]. 蔡成岗.浙江大学 2007
硕士论文
[1]角蛋白降解菌的分离、鉴定及其角蛋白酶的性质和应用研究[D]. 张晓玮.山东大学 2016
[2]羽毛降解菌的筛选、鉴定及产酶条件优化[D]. 刘婕.广西大学 2013
[3]产角蛋白酶微生物菌株选育及产酶发酵条件研究[D]. 张伟.河北科技大学 2010
[4]羽毛角蛋白降解菌的分离、鉴定、发酵条件优化及其酶应用特性的初步研究[D]. 钟巧芳.云南师范大学 2007
[5]废羽毛生物水解技术的研究[D]. 陈丽.东华大学 2006
[6]羽毛角蛋白降解菌（Flavobacterium breve ZDM）的分离、鉴定及其发酵产酶条件和酶学特性的研究[D]. 吴小伦.浙江大学 2001
本文编号：2234187
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