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本试验利用本实验室自行筛选的具有高效降解羽毛角蛋白能力的链霉菌B221为研究菌株,采用固体发酵技术,系统研究了B221固体发酵羽毛角蛋白过程中主要生化指标和含硫化合物的变化以及外源添加不同浓度的硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠和二硫苏糖醇四种含硫化合物对发酵过程中的影响,探索链霉菌B221在固体发酵过程中的降解机制,为进一步利用微生物技术开发羽毛角蛋白资源奠定基础。 研究结果总结如下: 一、角蛋白固体发酵过程中相关生化指标以及含硫化合物的变化 (1) B221固体发酵角蛋白过程中角蛋白酶活力在第2天时达到最大值,为25.89 U/ml,随后开始下降,到第5天时最低,为17.11U/ml,此后又开始小幅度上升。pH值在第1~2天迅速增加,至第3天达到最大值,为8.66,此后随着发酵过程的进行,开始缓慢下降。 (2)可溶性蛋白是水溶性物质的主要成分,二者含量都随着发酵过程的进行逐步增长,具有良好的相关性。在第2~3天时增长最为迅速,至7天发酵结束时,可溶性蛋白含量为17.02mg/ml,水溶性物质含量为40%,得率为86.6%。 (3)胱氨酸是可溶性二硫键化合物的主要成分,二者含量都随着发酵过程的进行逐步增长,具有良好的相关性。在第2~3天时增长最为迅速,至7天发酵结束时,二硫键化合物含量为5.18μmol/10ml,胱氨酸含量为2.92μmol/10ml,胱氨酸含量约占二硫键化合物含量的56.37%。 (4)亚硫酸盐含量变化曲线与二硫键化合物含量变化曲线呈相反状态,与S-磺酸半胱氨酸类物质含量变化曲线相关性良好,表明在B221发酵过程中存在亚硫酸盐解作用(即硫解作用)。 (5)硫代硫酸盐含量变化曲线与二硫键化合物含量变化曲线呈相反状态,而S-磺酸半胱氨酸含量变化曲线与硫代硫酸盐含量变化曲线相关性良好,硫化物含量变化曲线与硫代硫酸盐含量变化曲线几乎完全重合,推测在B221固体发酵过程中可能还存一种新的降解机制——硫代硫酸盐解作用。 (6)在发酵物中共检测到了硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、硫化物、S-磺酸半胱氨酸类物质、巯基化合物、二硫键化合物、胱氨酸、半胱氨酸以及过硫化物、多硫化物、连多硫酸盐、芳基类硫代磺酸盐、烷基类硫代磺酸盐等复杂含硫化合物共十类含硫化合物。 二、外源添加含硫化合物对B221固体发酵角蛋白过程中主要生化指标以及含硫化合物变化的影响 (1)添加的四种含硫化合物对角蛋白酶都具有激活作用,硫酸钠和二硫苏糖醇对角蛋白酶的激活作用强且持续时间长,亚硫酸钠和硫代硫酸钠对角蛋白酶的激活作用相对较弱且持续时间短。 (2)四种含硫化合物的添加在发酵第3天时都促进了可溶性蛋白的增加,但在发酵第5、7天时各含硫化合物添加组的可溶性蛋白含量均比不添加组低。四种含硫化合物的添加也使得发酵得率比不添加组低,表明含硫化合物的添加不仅促进了角蛋白酶活力,还促进了微生物数量的增加,从而导致微生物对可溶性蛋白的利用加剧。 (3)亚硫酸盐含量、二硫键化合物含量和S-磺酸半胱氨酸类物质含量之间存在着密切的相关性,再次证明了在B221固体发酵角蛋白过程中确实存在着亚硫酸盐解作用。 (4)硫代硫酸盐含量、二硫键化合物含量、S-磺酸半胱氨酸类物质含量、巯基化合物含量之间存在着密切的相关性,表明在B221固体发酵角蛋白过程中确实存在着另一种降解机制——硫代硫酸盐解作用。