一种高效降解废弃羽毛的复合益生菌剂及方法 |
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| 申请号 | CN202311757427.1 | 申请日 | 2023-12-20 | 公开(公告)号 | CN117778243A | 公开(公告)日 | 2024-03-29 |
| 申请人 | 广东省科学院生物与医学工程研究所; | 发明人 | 李清心; 王钦庆; 吴金川; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种高效降解废弃 羽毛 的复合 益生菌 剂及方法。该复合益生菌剂由培养的芽孢杆菌与 酵母 菌复配而成。将其降解废弃羽毛而形成 混合液 ，显著提升 角 蛋白酶的活性16.8％～21.8％和废弃羽毛的降解效率14％～75.1％，进而提高可溶性蛋白含量28％～104％，且混合液具有提供营养和抑菌防病的潜 力 。本发明操作简单，效果显著，利于在同类角蛋白废弃物资源化中推广。这将推动畜禽养殖业 循环经济 的高 质量 发展，在养殖业和农业领域产生显著的环境效益和经济效益。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高效降解废弃羽毛的复合益生菌剂，其特征在于，由芽孢杆菌与酵母菌的复配而成。 |
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| 说明书全文 | 一种高效降解废弃羽毛的复合益生菌剂及方法技术领域[0001] 本发明属于畜禽养殖废弃物资源化利用技术领域，具体涉及了一种高效降解废弃羽毛的复合益生菌剂及方法。 背景技术[0002] 废弃羽毛是畜禽养殖业和禽类加工业的主要副产物之一，其角蛋白含量在85％以上，也是一种天然的高蛋白资源。我国废弃羽毛的年总产量在四百万吨左右，并以每年近10％的速度增长。但体量巨大的废弃羽毛却容易污染生态环境、危害公共健康以及造成高蛋白资源的浪费。然而，大多数处理这些废弃羽毛的方式包括丢弃、填埋，或使用强酸强碱和蛋白酶，仍然存在明显的环境污染、耗能大、营养价值破坏严重、成本高等问题。近年来，研究者发现，采用微生物降解废弃羽毛是目前废弃羽毛绿色智造最经济、友好的处理方式。 但微生物降解废弃羽毛的效率低是制约其资源化再利用的瓶颈问题。由于羽毛角蛋白含有大量的二硫键和氢键等作用力，导致角蛋白结构交联致密、性质稳定、机械强度高，不溶于水。所以，通常单一株菌产生的蛋白酶及其种类尤其是角蛋白酶的能力有限而不能有效断裂大量的二硫键、氢键以及肽键。相比之下，复合微生物更有潜力产生更加丰富的蛋白酶类，在这些蛋白酶类的协同作用下强化对废弃羽毛的降解。 [0004] 目前，实施有机肥替代化肥已是绿色循环发展的迫切需求。采用肥料用的微生物降解废弃羽毛而非致病菌，不仅能为农作物生长提供必要的氮源，形成的短肽部分还具有抗菌抗病的功效。此外，一些益生菌本身具有益生功能且产生的某些代谢物同样具有抑菌功能。因此，采用肥料用的微生物制备复合益生菌剂，其降解废弃羽毛形成的混合液能为农作物的生长提供养分，促进其生长，具有增效抑菌抗病的潜力。 发明内容[0005] 针对肥料用的微生物降解废弃羽毛技术的不足，本发明提供了一种高效降解废弃羽毛的复合益生菌剂及方法。本发明采用肥料用的微生物制备复合益生菌剂，将其用于降解废弃羽毛，提高角蛋白酶的活力，增强羽毛的降解效果。 [0006] 为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案： [0007] 本发明的高效降解废弃羽毛的复合益生菌剂，其由芽孢杆菌与酵母菌的复配而成。 [0008] 优选，由蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)C3752和异常威克汉姆酵母菌(Wickerhamomyces anomalus)CICC1966组成。 [0009] 优选，将蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)C3752和异常威克汉姆酵母菌(Wickerhamomyces anomalus)CICC1966转移至对应的液态培养基，在28～40℃和180～240rpm条件下培养10～24h获得种子液，将获得的种子液按照1:2～4:1的比例混合，进行复配，获得复合益生菌剂。 [0010] 优选，将蜡样芽孢杆菌C3752划线在LB固态培养基上，在37℃静置培养20h，活化菌株；挑取单菌落并转接于LB液态培养基，然后在37℃和200rpm条件下培养16h，获得C3752菌的种子液；在YPD固态培养基上活化异常威克汉姆酵母菌CICC1966，置于30℃培养箱静置培养24h，将酵母菌CICC1966的单菌落转接至YPD液态培养基，在30℃和200rpm条件下培养20h，获得CICC1966菌株的种子液；按照体积比1:2、1:1、2:1、4:1的不同比例将C3752菌的种子液与CICC1966菌的种子液混合均匀，获得复合益生菌剂。 [0011] 本发明的第二个目的是提供一种高效降解废弃羽毛的方法，其是将上述高效降解废弃羽毛的复合益生菌剂用于降解废弃羽毛。 [0012] 优选，是以4.0～10％的接种量将复合益生菌剂接种到羽毛降解培养基，在28～40℃和180～240rpm条件下培养20～40h，获得羽毛降解的混合液，所述的羽毛降解培养基，按质量分数计，包括0.02～0.1％NaCl、0.01～0.09％KH2PO4、0.02～0.12％K2HPO4，1.0％废弃羽毛，pH为8.0～11，余量为水。 [0013] 优选，是以体积比6.0％的接种量将复合益生菌剂接种到鸡羽毛降解培养基中。 [0014] 优选，将上述高效降解废弃羽毛的复合益生菌剂用于降解废弃羽毛是在35℃和220rpm条件下培养24h降解废弃羽毛，获得废弃鸡羽毛降解的混合液。 [0015] 与现有技术相比，本发明具有以下优点： [0016] (1)复合益生菌剂降解废弃羽毛，显著提高角蛋白酶的活性16.8％～21.8％，提升对废弃羽毛的降解效率14％～75.1％，进而提高可溶性蛋白含量28％～104％。 [0017] (2)肥料用的益生菌降解废弃羽毛形成的混合液含有多肽和氨基酸，可直接或作为营养液用于肥料。 [0019] 图1是芽孢杆菌与酵母菌的复配比对废弃羽毛降解效率的影响。 [0020] 图2是不同复配比对废弃羽毛降解过程中总生物量和总角蛋白酶酶活的影响。具体实施例 [0022] 检测复合益生菌剂降解废弃羽毛的效率(差重法)，分光光度法检测微生物在降解废弃羽毛过程中的生物量OD600(分光光度法)和角蛋白酶酶活(《饲料添加剂角蛋白酶活力的测定NY/T 4362‑2023》[2023])(分光光度法)，以及可溶性蛋白含量(BCA法)。 [0023] 实施例1复合益生菌剂制备及降解废弃羽毛 [0024] 本实施例以前期筛选获得的蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)C3752(公开于NCBI中，Bacillus cereus strain C375216S ribosomal RNAgene,partial sequence GenBank:OM368754.1，本申请人也持有，并保证自申请日起20年内向公众提供)与购于中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)且符合NY/T 1109‑2017微生物肥料生物安全通用技术准则的异常威克汉姆酵母菌(Wickerhamomyces anomalus)CICC1966为例进行说明。 [0025] 将蜡样芽孢杆菌C3752划线在LB固态培养基上，在37℃静置培养20h，活化菌株；挑取单菌落并转接于LB液态培养基，然后在37℃和200rpm条件下培养16h，获得C3752菌的种子液。类似地，在YPD固态培养基上活化异常威克汉姆酵母菌CICC1966，置于30℃培养箱静置培养24h，将酵母菌CICC1966的单菌落转接至YPD液态培养基，在30℃和200rpm条件下培养20h，获得CICC1966菌的种子液。按照体积比1:2、1:1、2:1、4:1的不同比例将C3752菌的种子液与CICC1966菌的种子液混合均匀，获得复合益生菌剂。以体积比6.0％的接种量将不同比例的复合益生菌剂接种到鸡羽毛降解培养基，在35℃和220rpm条件下培养24h降解废弃羽毛，获得废弃鸡羽毛降解的混合液。以单一的C3752菌株和单一的1966菌株作为对照。 [0026] 蜡样芽孢杆菌C3752与酵母菌CICC1966不同复配比的复合益生菌剂对废弃鸡羽毛的降解产生了不同的影响。如图1所示，随着复配比的增加，复合益生菌剂降解废弃鸡羽毛的效率呈先升高后下降的变化，并以两者复配比为2:1的复合益生菌剂降解废弃鸡羽毛效率到达最高，为73.2％；与单一的C3752菌株和单一的1966菌株相比，该复配比下的复合益生菌剂降解效率分别提高了14％和75.1％。这说明蜡样芽孢杆菌C3752与酵母菌CICC1966复配比为2:1的复合益生菌剂能显著增强废弃鸡羽毛的降解效率。 [0027] 图2显示不同复配比下的复合益生菌剂在降解鸡羽毛过程中的生物量和角蛋白酶酶活均是先增加后降低，当细胞生物量生长过高时，角蛋白酶酶活并不是最高，其降解废弃鸡羽毛的效率也不是最高。在两者复配比为2:1的复合益生菌剂产生的角蛋白酶酶活最大为61.5U/mL，与单一的C3752菌株和CICC1966菌株产角蛋白酶酶活相比分别提高了16.8％和21.8％。另外，此时的可溶性蛋白含量达到1.96g/L，较单菌降解废弃鸡羽毛形成的可溶性蛋白含量提高了28％～104％。因此，蜡样芽孢杆菌C3752与酵母菌CICC1966的复合益生菌剂增强了角蛋白酶的酶活，显著提高了其降解废弃鸡羽毛的效率，进而提高了可溶性蛋白含量。 [0028] 所述的鸡羽毛降解培养基，按质量分数计，包括0.04％NaCl、0.05％KH2PO4、0.08％K2HPO4，1.0％废弃鸡羽毛，pH为8.5，余量为水，121℃灭菌15min。 |
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