四川省科技进步奖科技进步类提名项目公示一、项目名称：饲用重组角蛋白酶的创制与应用二、项目简介我国饲料工业和养殖业每年需要蛋白质饲料原料约 8000 万吨，但缺口超过 4000 万吨。而另一方面，每年有超过 300 万吨高蛋白质含量的羽毛和猪毛等畜禽屠宰加工副产品被丢弃，造成了巨大的资源浪费和环境污染。究其原因主要是羽毛和猪毛中的主要蛋白质为角蛋白，其含有大量二硫键而几乎不能被动物消化利用。角蛋白酶(keratinase)可水解角蛋白中的二硫键，既可促进动物对角蛋白的消化利用，又能生成具有提高免疫、促进氨基酸和矿物质吸收、促进肠道发育等保健功能的小肽，因此具有较大的应用价值。国外对角蛋白酶已有部分研究和产品，但饲用角蛋白酶产品及其配套应用技术在国内外尚属空白。因此，在四川省科技攻关项目“高酶活重组微生物饲料添加剂开发”等项目的支持下，项目组历时 8 年，投入经费 216 万元，针对我国当前饲用角蛋白酶研发的空白，利用基因重组技术，构建具有潜在应用价值的高效角蛋白酶基因工程菌株；并定向突变角蛋白酶基因，提高重组蛋白酶的表达水平和热稳定性；探明重组酶的结构、性质和功效；同时，优化角蛋白酶规模化生产工艺参数；研究饲用角蛋白酶在动物生产中的应用效果，建立相关应用技术，为角蛋白酶的工业化生产、废弃角蛋白的循环利用和饲料蛋白资源开发提供新的有效途径。通过该项目的研究，成功构建了可高水平表达地衣芽孢杆菌 kerA 的大肠杆菌和毕赤酵母基因工程菌，其中重组菌 P.pastorispPICZaA-kerAwt 表达的重组酶纯度高，与羽毛粉角蛋白亲和性好。利用定点突变技术，通过两种不同的密码子优化策略优化亲本 kerA 基因，提高了饲用重组角蛋白酶的表达水平；在亲本 kerA 基因引入两个 Cys 生成二硫键，提高了饲用重组角蛋白酶的热稳定性。研究并优化筛选了重组菌 PpastoripPICZaA-kerAoptil 在规模化条件下的适宜发酵参数，生产了重组饲用角蛋白酶产品，构建了酶活检测方法。建立了饲用角蛋白酶使用技术，节约了优质蛋白质饲料资源，降低了饲料生产成本，为饲用角蛋白酶的畜禽生产上的合理使用提供了科学依据。通过项目的实施，获授权国家发明专利 5 项，实用新型专利 4 项；培养了一批高层次人才，在 SCI 收录刊物上发表了 2篇高质量学术论文。项目通过人才培养、学术会议交流、生产销售产品等形式进行成果转化推广，近三年累计为企业新增销售额 96742.75 万元，新增利润 13512....
