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摘 要

羽毛中含有大量的蛋白质，是一种丰富的蛋白质资源，微生物降解能够最大程度利用羽毛中的营养价值。从鸽厂土壤样品里分离出能够降解羽毛的菌株，通过对该菌株形态特征观察、生理生化实验测定和16SrDNA序列分析，初步鉴定为金黄杆菌属(Chryseobacterium)。同时对菌株的生长培养基优化，由实验结果可知，发酵培养基的最优工业级碳氮源分别为麦芽糊精和豆粕，培养温度为30 ℃，培养转速为220 r/min，培养pH=7.0，这对在农业上处理羽毛废弃物提供理论基础，具有很大的应用潜力。在上述确定的最优条件下，测定菌株X-Y4的生长量，在培养28 h时菌株生长量达到最大值，生长周期较短。

关键词：羽毛降解 金黄杆菌 培养基优化 工艺优化

Optimization of culture conditions and growth promoting effect of feather degrading bacteria

Abstract

Feathers contain a lot of protein, which is a rich protein resource. Microbial degradation can maximize the nutritional value of feathers. A strain that can degrade feathers is isolated from soil samples from pigeon plants. Through morphological observation, physiological and biochemical tests and 16SrDNA sequence analysis,Initially identified as Chryseobacterium, and the growth medium of the strain was optimized. The results showed that the best industrial carbon and nitrogen sources were maltodextrin and soybean meal, the incubation temperature was 30 degrees, the culture speed was 220 r/min, and pH= 7.0 was cultivated, which provided a theoretical basis for the agricultural treatment of feather waste.Under the above optimal conditions, the growth rate of strain X-Y4 was measured, and the maximum growth rate and shorter growth period were obtained when 28 h was cultured.

Keywords: Feather degradation；Bacillus aureus；medium optimization；process optimization

目录

摘 要 II

Abstract III

一、文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 羽毛的简述 1

1.2.1羽毛结构与性质 1

1.2.2 羽毛在各行业的应用前景 2

1.2.3 家禽羽毛的生产量 3

1.2.4 羽毛废弃物对环境的污染近况 3

1.3 羽毛废料的处置 4

1.3.1 传统处理方法 4

1.3.2 生物技术处理方法 4

1.3.3 微生物发酵处理羽毛废弃物的原理 5

1.4 羽毛降解菌的分类 5

1.5 研究意义及内容 6

1.5.1课题研究意义 6

1.5.2 课题研究内容 7

二、材料与方法 8

2.1 研究主要材料 8

2.1.1 羽毛样品 8

2.1.2 菌株来源 8

2.1.3实验试剂 8

2.1.4 培养基 9

2.2 实验设备 10

2.3 羽毛降解菌株的分离筛选、鉴定 11

2.3.1 样品采集 11

2.3.2 富集培养 11

2.3.3 菌株的筛选 11

2.3.4 菌种的鉴定 12

2.4 培养条件优化 13

2.4.1 碳源优化 13

2.4.2氮源优化 13

2.4.3温度优化 14

2.4.4转速优化 14

2.4.5 发酵pH优化 14

2.5 菌株生长曲线的测定 14

三、实验结果 15

3.1菌株的分离筛选、鉴定 15

3.1.1 菌株复筛结果 15

3.1.2 形态学鉴定 15

3.1.3 生理生化测定 16

3.1.4 系统发育分析 17

3.2菌株的培养条件优化 18

3.2.1 碳源对菌生长的影响 18

3.2.2 氮源对菌株生长量的影响 19

3.2.3 温度对菌株生长量的影响 20

3.2.4 转速对菌株生长量的影响 20

3.2.5 pH对菌株生长量的影响 21

3.3 菌株生长曲线 22

3.4 讨论 23

四、结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 24

参考文献 25

致谢 27

一、文献综述

1.1 引言

根据美国农业部的数据显示，去年全年全世界光鸡肉的产量就上亿吨。而每只家禽身上羽毛约占总重量的百分之十，因此每年全球的各个家禽加工厂都会产生大量的羽毛废料。这些畜禽养殖废物的处理已经发展成为许多大规模化养殖场面临的一大难题，尤其特别是在有利于我国发展和建设社会主义友好型经济社会的大背景下，羽毛废料的资源化处理更是迫在眉睫。然而现在的大部分规模化养殖场对于羽毛的处理多采用地下深埋，用火焚烧，强酸强碱等物理和化学方法，处理的成本高，消耗大，同时会直接造成对生态环境的再次污染等不足^[1]。

羽毛的主要成分是角蛋白，有着极其丰富的氨基酸，可以作为原料来源，应用在饲料，医学和皮革加工等行业，很大程度上促进羽毛废料的更深层次发展^[2]。但是利用物理，化学等方法降解羽毛废弃物，它的降解效率特别低，而且会破坏降解产物的结构，所以在工业上很少应用这几种方法。因此现在工业生产中迫切需要一种对环境影响小且高效率的羽毛废弃物的降解方法。随着发酵工程的发展，微生物发酵降解羽毛废料成为了研究热点，微生物降解就是利用微生物能够产生羽毛角蛋白酶分解角蛋白的特点，可以把角蛋白分解为多肽或者氨基酸，作为羽毛降解菌的碳氮源，且具有耗能少，反应比较缓和，水解效率高和生成的产物多元性等优势，具有广阔的应用前景^[3]。本设计从饲养家禽的土壤中分离筛选得到能够高效降解羽毛的菌株、优化培养条件以获得生长速率快的菌株及它的促生效果这三个方面进行展开研究。

1.2 羽毛的简述

1.2.1羽毛结构与性质

羽毛中含有许多共价键，结构非常稳定，有着优良的稳定性能和不可溶解性，一般的蛋白水解酶不能够将其水解，它的消化率很低，动物很难利用^[4]，这造成了资源上的极大浪费。羽毛的大部分成分都是角蛋白，而角蛋白是不可溶蛋白，它富含多种含硫氨基酸。角蛋白空间结构有α螺旋与β折叠两种，分别对应为α-角蛋白和β-角蛋白^[5-6]。β-角蛋白主要存在毛发之中，因此又称为羽毛角蛋白。

1.2.2 羽毛在各行业的应用前景

1.有机农用肥料行业

大而多的养殖场使得羽毛垃圾越来越多，年产量高达上千万万吨。羽毛如果得不到有效的合理的处置，将会对环境产生巨大的污染，很大程度上限制经济发展。另外一方面，若将羽毛废弃物资源化利用，将是不可或缺的蛋白原料资源，也可以产生巨大的经济效益^[7-8]。

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