一株能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌及其应用

背景技术：

1、玉米是我国的重要农业作物之一，近年来产量已高达2.5亿吨左右。玉米淀粉加工副产物-玉米蛋白粉又称玉米麸质粉，是生产淀粉过程中产生的玉米麸质水，经过脱水、混合和干燥处理后制得的副产品，在作为动物饲料原料方面极具开发潜力。玉米蛋白粉是一种高蛋白饲料，其蛋白质含量在55％～60％左右。与饲料工业中常用的豆粕相比，玉米蛋白粉资源优势明显且不含有抗营养因子，不含有毒物质且无需进行在再处理就可直接用作蛋白原料。然而玉米蛋白粉用作动物饲料原料仍有一定的限制，这主要是由于其蛋白质溶解性低，不易消化导致的。玉米蛋白粉中醇溶蛋白含量约占90％，其中，玉米醇溶蛋白约占68％以上，22％为谷蛋白，其余为少量的白蛋白与球蛋白，而玉米醇溶蛋白具有水溶性差，消化率低等缺点，降低了玉米蛋白粉的利用效率。

2、玉米蛋白粉中蛋白质结构特殊，分子间具有高含量的二硫键与疏水相互作用。这种牢固的蛋白质结构阻碍了蛋白酶与蛋白质分子的接触，因此常规的微生物与蛋白酶难以起到良好的降解效果。角蛋白富含含硫氨基酸和二硫键，这使得其蛋白质肽链之间产生交联，从而与氢键和疏水力结合产生致密的聚合结构。因此，角蛋白相当稳定，机械强度高。这种刚性结构与玉米蛋白粉中蛋白质具有一定的相似性。玉米蛋白粉因其特殊的蛋白质结构，不易被动物利用，这限制了其在饲料工业中的应用。酶解与微生物发酵是饲料加工的常用手段，然而酶制剂复杂的生产工艺和高昂的成本极大地限制了其在发酵饲料中的应用。

3、固态发酵能够降低饲料中的抗营养因子，提高饲料的营养价值。发酵过程中，微生物产生的蛋白酶能够将饲料中的大分子蛋白质水解为小分子肽。而利用益生菌和酶制剂对原料进行酶解发酵，避免了单一微生物诱导发酵过程中酶不足的问题。目前，角蛋白酶常被用于降解角蛋白，如羽毛、羊毛和鳞片，而角蛋白酶在玉米蛋白粉等植物源蛋白质中的降解效果还不明确。然而，酶制剂复杂的生产工艺和高昂的成本极大地限制了其在发酵饲料中的应用。此外，目前仍然缺乏能够高效产生角蛋白酶的益生菌。现有技术报道的可以降解角蛋白的微生物多为非益生菌(如霉菌、放线菌等)，由于在降解角蛋白的过程中会产生对畜禽有害的次级代谢产物，因此不适用应用于饲料加工。暹罗芽孢杆菌是目前新兴的益生菌菌株，目前很少有研究对暹罗芽孢杆菌产角蛋白酶进行报道。因此，筛选能够高效生产角蛋白酶的益生菌并探究其在发酵玉米蛋白粉中的应用效果对饲料工业的发展具有重要意义。

技术实现思路

1、基于以上问题与需求，本发明的目的在于提供一种能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌(bacillus siamensis)，属于一种益生菌，可产生高含量的角蛋白酶，能够高效降解大分子蛋白质，有助于提高玉米蛋白粉中小肽含量，提高玉米蛋白粉中蛋白质的营养价值，并且在发酵过程中不产生对畜禽有害的次级代谢产物。

2、本发明的技术方案如下：一株能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌(bacillussiamensis)，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：cctcc no：m20232520，分类命名为bacillus siamensis ldj02，保藏日期为2023年12月11日，其生物学特征包括：菌落偏黄色，边缘不整齐，干燥，有皱褶。

3、本发明还提供了一种能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌的培养方法，如下：取od600＝1.0种子液按体积比1％的接种量接种至lb培养基中，温度：30-45℃，ph：5-8，培养6-24h。

4、进一步的，如上所述的培养方法，温度37℃、ph＝7，摇床振荡培养24h。

5、进一步的，如上所述的培养方法，所述的暹罗芽孢杆菌产生的胞外角蛋白酶活性为76.67u/ml。

6、本发明还提供一种如上所述的能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌作为发酵剂在发酵降解玉米蛋白粉中的应用。

7、本发明还提供一种如上所述的能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌作为发酵剂在发酵降解羽毛粉中的应用。

8、本发明还提供一种包含如上所述的能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌的玉米蛋白粉发酵剂。

9、本发明还提供如上所述的一株能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌发酵玉米蛋白粉的发酵方法，如下：将小麦麸与玉米蛋白粉按重量比1:1均匀混合成混合物，将菌液与所述的混合物按体积与重量比＝1％-16％添加，其中，所述的菌液中活菌数为1×109cfu/ml，然后加入灭菌水，使得发酵体系中水分含量为25％-65％，在温度26-42℃、固态好氧条件下发酵1-5天，完成玉米蛋白粉发酵。

10、本发明的有益效果及优点：本发明的菌株能够分泌高活性的角蛋白酶，角蛋白酶活为76.67u/ml，在体外有效降解羽毛粉。该菌株还能够用于玉米蛋白粉的发酵，发酵后玉米蛋白粉中粗蛋白和小肽含量显著升高。此外发酵还降低了玉米蛋白粉的ph值，增加了饲料的适口性。本发明的暹罗芽孢杆菌在ph＝7的lb培养基培养24h后，胞外角蛋白酶活性为76.67u/ml。在温度38℃，发酵时间120h，菌液接种量4％，水分55％的发酵条件下，玉米蛋白粉中小肽含量从4.33％提高到10.28％。

技术特征：

1.一株能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌(bacillus siamensis)，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为cctcc no：m 20232520，分类命名为bacillus siamensis ldj02。

2.根据权利要求1所述的一株能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌的培养方法，其特征在于，方法如下：取od600nm＝1.0种子液按体积比1％的接种量接种至lb培养基中，温度：30-45℃，ph：5-8，培养6-24h。

3.根据权利要求2所述的一株能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌的培养方法，其特征在于，温度37℃，ph＝7，摇床振荡培养24h。

4.根据权利要求3所述的一株能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌的培养方法，其特征在于，所述的暹罗芽孢杆菌产生的胞外角蛋白酶活性为76.67u/ml。

5.根据权利要求1所述的一株能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌作为发酵剂在发酵降解玉米蛋白粉中的应用。

6.根据权利要求1所述的一株能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌作为发酵剂在发酵降解羽毛粉中的应用。

7.一种包含如权利要求1所述的能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌的玉米蛋白粉发酵剂。

8.根据权利要求1所述的一株能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌发酵玉米蛋白粉的发酵方法，其特征在于，方法如下：将小麦麸与玉米蛋白粉按重量比1:1均匀混合成混合物，将菌液与所述的混合物按体积与重量比＝1％-16％添加，其中，所述的菌液活菌数为1×109cfu/ml，然后加入灭菌水，使得发酵体系中水分含量为25％-65％，在温度26-42℃、固态好氧条件下发酵1-5天，完成玉米蛋白粉发酵。

技术总结本发明公开了一种能降解角蛋白的暹罗芽孢杆菌及其应用，属于微生物工程技术领域，该菌保藏在中国典型培养物保藏中心，其保藏编号为CCTCC NO：M 20232520，分类命名为Bacillus siamensis LDJ02。本发明还提供了所述的暹罗芽孢杆菌作为发酵剂在发酵降解玉米蛋白粉或羽毛粉中的应用。该菌株是一株可以降解羽毛角蛋白的益生菌，不仅可以通过发酵降解羽毛角蛋白，降解羽毛废弃物，还能够发酵玉米蛋白粉，降解玉米蛋白粉中大分子蛋白，提高玉米蛋白粉中小肽含量，提高玉米蛋白粉中蛋白质的营养价值，并且在发酵过程中不产生对畜禽有害的次级代谢产物，具有良好的经济与利用价值。技术研发人员：石宝明,迟子涵,滕腾受保护的技术使用者：东北农业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18