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我国每年产生大量的家禽羽毛和废次羊毛。家禽羽毛和废次羊毛的主要成分是角蛋白。由于角蛋白含有大量的二硫键、氢键和疏水作用的存在,不容易被普通蛋白酶水解,因而大部分未被利用,有的甚至造成环境污染。许多微生物能产生角蛋白酶。角蛋白酶可将家禽羽毛、废次羊毛降解转变为可溶蛋白质、多肽或者氨基酸,用作动物饲料,变废为宝,减少环境污染。角蛋白酶还可用于羊毛表面的整理改性,提高羊毛品质。本课题以羊毛角蛋白为底物进行了产角蛋白酶微生物菌株选育及产酶发酵条件研究。本课题以羊毛为唯一碳、氮源,从不同来源的7个土壤样品中筛选得到50株微生物菌株。经初步鉴定其中32株为放线菌,18株为细菌。再经摇瓶复筛得到一株产角蛋白酶活较高的细菌菌株FYM601,其酶活为10.1U/mL。由于筛选的野生FYM601产角蛋酶活低,达不到工业生产的要求。为了提高FYM601的酶活,采用紫外和微波2种物理诱变手段进行了诱变育种。紫外诱变效果优于微波诱变。经紫外诱变处理,筛选出了一株UV09菌株,其酶活和发酵液中可溶性蛋白含量为26.0U/mL和0.217mg/mL,分别是原始菌株的2.6倍、2.4倍。微波诱变处理,菌株MW-1产酶活力最高,其酶活14.8U/mL约为原始菌株1.5倍。因此选择UV09菌株做进一步研究。培养条件及培养基成分对菌体生长及产酶有很大影响。本课题研究了培养条件及培养基成分对UV09菌株发酵产酶及降解羊毛的影响。实验结果表明:最适培养条件为:1%羊毛,温度37℃,pH值为9.0,接种量10%,摇床转速180r/min,发酵72h。其产角蛋酶活达到了42.3U/mL,发酵液中可溶性蛋白含量达0.616mg/mL。外加碳、氮源和金属离子对UV09菌株发酵产酶有较大影响。2%葡萄糖、2%蔗糖、2%可溶性淀粉均可促进产酶,其中葡萄糖促进产酶效果最明显,UV09酶活最达49U/mL。然而乳糖的添加反而抑制了产酶。在所试验的4种无机氮源中,(NH4)2CO3(0.1%)抑制作用最大,酶活仅为对照的40%。实验添加的4种有机氮源中,0.1%酪蛋白对产酶具有极大的促进作用,酶活高达77U/mL,提高了约70%。然而,0.1%牛肉膏对产酶具强烈的抑制作用。研究还发现添加Mn2+有明显促进作用,而Mg2+、Ca2+却抑制作用显著,使产酶活力降低了约25%。