[发明专利]一株高效降解角蛋白的菌株及其应用

说明书

本发明提供了一种高效降解角蛋白的菌株，所述菌株为芽孢杆菌(Bacillussp.)CN2‑1，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.22517，保藏日期为2021年5月13号，保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，邮编：100101，电话：010‑64807355。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一株高效降解角蛋白的菌株及其应用。

背景技术

随着禽类产品的大量消费，全球每年产生数千万吨的角蛋白废弃物，其中羽毛废弃物约850万吨。羽毛中含有超过85％的粗蛋白和70％的氨基酸，另外还包含一些高价值元素、维生素和生长因子等。最近，研究人员对将这些生物材料应用于各种产品的开发(例如，饲料，肥料和生物膜等)，表现出极大的兴趣。羽毛角蛋白普遍存在于自然界中，是一类不溶于水含硫量高的丝状蛋白，由于角蛋白表面富含疏水性氨基酸残基，且存在疏水相互作用、氢键以及分子间/内二硫键高度交联作用而表现出很高的机械稳定性，不易被降解。高温、微波和化学方法(强酸或强碱)已经被用来分解和回收羽毛。然而，剧烈的反应过程导致产品中必需氨基酸的大量损失，以及巨大的能源消耗，给环境带来了明显的负担。

近年来，将角蛋白废弃物生物转化为有价值的产品已成为可持续工业中的一种“绿色”概念。产角蛋白酶微生物及角蛋白酶的出现使得角蛋白的生物转化成为可能。具有角蛋白分解能力的微生物主要是细菌、真菌和放线菌，大部分是从含角蛋白腐烂废渣的羽毛和土壤中分离出来的。细菌是角蛋白分解的主要参与者，也是研究最多的。其中，Bacilluslicheniformis,Bacillus subtilis,Bacillus amyloliquefaciens等芽孢杆菌已成为主要的角蛋白产生菌。虽然这些菌株具有降解角蛋白的能力，但由于野生型细菌分解或相关野生型酶的酶解效率低，基本上不可能回收角蛋白废弃物。因此，开发出更高效的微生物菌种或角蛋白酶 (系)，并阐明其角蛋白降解机制势在必行。

申请人筛选到一株能够高效降解羽毛角蛋白的菌株Bacillus sp.CN2-1，其能够以废弃的羽毛为唯一氮源。发明人检测了降解体系中的功能酶组分以及角蛋白的降解产物，初步探究了该菌株降解羽毛角蛋白的方式，为今后深入解析芽孢杆菌有效转化角蛋白及其角蛋白酶的催化机制提供理论依据。最重要的是，利用生物转化这种简单、快速、绿色的方法回收角蛋白废料具有广阔的应用潜力，有利于工业规模化生产。

发明内容

本发明提供了一种高效降解角蛋白的菌株及其应用。

一方面，本发明提供了一种高效降解角蛋白的菌株，所述菌株为芽孢杆菌(Bacillus sp.)CN2-1，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.22517，保藏日期为2021年5月13 号，保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，邮编：100101，电话： 010-64807355。

另一方面，本发明还提供了上述菌株在降解角蛋白中的应用。

另一方面，本发明还提供了上述菌株在降解含角蛋白的材料中的应用。

在一个实施方式中，所述含角蛋白的材料为羽毛或动物毛发，例如，鸡毛、鸽子毛、牛毛、羊毛或头发。

另一方面，本发明提供了一种降解角蛋白或降解含角蛋白的材料的方法，所述方法包括利用上述菌株对角蛋白或含角蛋白的材料进行处理的步骤。

在一个实施方式中，所述处理的温度为30℃-40℃，优选，35℃-37℃；所述处理的时间为6h-96h，例如，12h、24h、36h、48h、60h和72h；所述菌株的用量为1％-10％(v/v)。

另一方面，本发明还提供了一种降解角蛋白或降解含角蛋白的材料的方法，所述方法包括利用上述菌株的胞外酶液对角蛋白或含角蛋白的材料进行处理的步骤；优选的，所述方法还包括利用还原剂对角蛋白或含角蛋白的材料进行处理的步骤。