角蛋白酶的应用研究进展
角蛋白在生物可降解材料的应用
角蛋白在生物可降解材料的应用结合角蛋白自身特殊的结构以及使用性能，本文希望能够对于角蛋白的提取方法进行介绍，使用机械方法、酸碱方法、还原方法、氧化方法技术研发的各种方法都可以提取角蛋白，而角蛋白及其改性产品，在生物材料的应用过程中，起到了越来越广泛的使用目的。
角蛋白可以作为骨折内固定棒、注射生物复合填充材料等。
各种对于角蛋白的应用发展，都表现出角蛋白在生物可降解材料的应用具有非常独特的发展前景，其应用范围在新型材料等领域内具备非常独特的优势。
标签：角蛋白；生物；可降解材料前言：近年来，由于角蛋白具有独特的生物特性和分子结构，其优越性决定其在生物学特性领域展现了良好的材料力学性能，这种高分子的角蛋白由于具有更好的机械强度，加工起来也非常方便，降解性和生物相容性很强，因此在与生物系统相结合的过程中，常被用于诊疗和治疗体内有机体的组织等。
角蛋白可以促进器官增进其功能使用力，并且无毒副作用，具有极强的生物相容性，而一般高分子材料则很难达到这种需求，因此，角蛋白及其改性产品目前在材料应用领域、医疗应用领域都具有非常良好的使用效能，具有很好的发展前景。
1.角蛋白的结构和特性1.1角蛋白存在的主要范围。
角蛋白存在的范围，主要存在于动物衍生物蛋白，角蛋白具有包容性，往往是外胚层结构的蛋白，广泛的存在于动物的皮肤以及皮肤的衍生物质中，比如说动物的毛发，动物的爪子，鳞片羽毛等等，角蛋白可以分为a-角蛋白和b-角蛋白两种，其中a-角蛋白具有更好的伸缩性，比如说一颗毛发就可以伸缩到原来长度的两倍以上。
不过，当a-角蛋白被过度拉伸之后，它的氢键可能会被破坏，虽然不能复原，但是这种拉伸性的范围依然是非常广泛，可以大量适用于医用材料的研制范围和研制领域。
1.2角蛋白不溶于水的特性。
角蛋白的不溶水特性是显而易见的，这种不溶于水的特性主要是由于其折叠结构和螺旋结构所决定的，角蛋白尤其是b-角蛋白分子结构呈现非常明显的反平衡式折叠结构，这些贴片以平行的方式，堆积成多层塔式结构，角蛋白的细胞链之间以氢键相连接，内层靠范德华力相维系。
角蛋白酶应用研究现状及展望
四川食品与发酵ＳｉｃｈｕａｎＦｏｏｄａｎｄＦｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ角蛋白广泛存在于自然界中，主要来源于动物的外胚层细胞，包括皮肤以及皮肤的衍生物，是其结构蛋白，可分为α和β两个类型。
该类蛋白质化学结构稳定，不溶于水，难以被胰蛋白酶、胃蛋白酶等常见的蛋白酶降解，但能被称之为角蛋白酶（ｋｅｒ－ａｔｉｎａｓｅｓ，ＥＣ３．４．２１／２４／９９．１１）的水解酶降解。
角蛋白酶具有降解天然角蛋白的特性，属于碱性丝氨酸蛋白酶或金属蛋白酶族，被认为是一类诱导酶。
早在十九世纪初期，人们就发现了一些生物能分解角蛋白，如衣蛾、苍蝇和兀鹰以及一些放线菌，后来又发现一些细菌、真菌也能在含有角蛋白的基质上生长繁殖。
迄今已分离到３０余种能降解角蛋白的微生物，分别属于细菌、放线菌和真菌属，如（Ｂａｃｉｌｌｕｓ，Ｌｙｓｏｂａｃｔｅｒ，ＮｅｓｔｅｒｎｏｋｉａＫｏｃｕｒｉｃａ，Ｍｉ－ｃｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ，Ｓ．ｆｒａｄｉａｅ，Ｓ．ｐａｃｔｕｍ，Ｓ．ｔｈｅｒｍｏｖｉｏｌａｃｅｕｓＳＤ８）等。
许多真菌属菌株被归类为皮肤真菌类的微角蛋白酶应用研究现状及展望杨珊，刘孟华，吴重德，周荣清＊，石碧（四川大学轻纺与食品学院，成都６１００６５）摘要：由于角蛋白酶具有降解天然角蛋白的特性，可广泛地应用于将羽毛等废弃物转化为可利用资源、开发制革清洁化技术等领域。
角蛋白酶降解朊病毒的研究结果还为战胜威胁人类健康的病原微生物开辟了一条新的途径，使该酶被称之为“今日的蛋白酶”。
本文系统地描述了角蛋白酶在这些领域的应用开发现状及前景。
同时也介绍了其在医疗卫生、洗涤剂和化妆品等领域的应用研究现状。
关键词：角蛋白酶；资源化；制革清洁化；应用中图分类号：Ｑ５５文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－６８９２（２００６）０４－０００１－０００４ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈＳｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｏｆｋｅｒａｔｉｎａｓｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＹＡＮＧＳｈａｎ，ＬＩＵＭｅｎｇ－ｈｕａ，ＷＵＺｈｏｎｇ－ｄｅ，ＺＨＯＵＲｏｎｇ－ｑｉｎｇ，ＳＨＩＢｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＦｏｏｄ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｔｏｈｙｄｒｏｌｙｚｅｎａｔｉｖｅｋｅｒａｔｉｎ，ｋｅｒａｔｉｎａｓｅｃａｎｂｅｕｓｅｄｗｉｄｅｌｙｉｎｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｔｈｅｗａｓｔｅ，ｅ．ｇ．ｆｅａｔｈｅｒ，ｔｏａｖａｉｌａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅ，ａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｃｌｅａｎｅｒｌｅａｔｈｅｒ－ｍａｋｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｗｈａｔ’ｓｍｏｒｅ，ｉｔｓｕｇｇｅｓｔｓａｗａｙｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｔｈｒｅａｔｏｆｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｏｒｇａｎｉｓｍｓｏｎｈｕｍａｎｂｅｉｎｇ｀ｓｈｅａｔｈｄｕｅｔｏｋｅｒａｔｉｎａｓｅｉｓａｂｌｅｔｏｄｅｇｒａｄｅｔｈｅｐｒｉｏｎ．Ｔｈｕｓｋｅｒａｔｉｎａｓｅｉｓｎａｍｅｄ“ｔｏｄａｙ’ｓｐｒｏｔｅａｓｅ”．Ｉｔｄｅｓｃｒｉｂｅｄｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｔｈｅｓｔａｔｕｓａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｔｈｅｓｅｆｉｅｌｄｓ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅｔｈｅａｐｐｌｙｉｎｇｓｉｔｕａｔｉｏｎｉｎｍｅｄｉｃｉｎｅ，ｄｅｔｅｒｇｅｎｔａｎｄｃｏｓｍｅｔｉｃｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄｓｏｏｎｗａｓａｌｓｏｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｋｅｒａｔｉｎａｓｅ；ｒｅｓｏｕｒｃｅｒｅｃｏｖｅｒｙ；ｃｌｅａｎｅｒｌｅａｔｈｅｒ－ｍａｋｉｎｇ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ收稿日期：２００６－０６－２８基金项目：国家自然科学基金和四川大学振兴计划项目资助。
角蛋白酶的应用研究进展
角 蛋 白酶 的最 佳 作 用 温 度 主 要 集 中在 ４ ０ ～ ７ ０ ℃ ．如 链 霉菌 为 ４ ５ ｃ ｃ．拟 诺 卡 氏菌 Ｔ Ｏ Ａ一 １为 ６ Ｏ ℃ 。有 些 角 蛋 白酶 最 适 作 用 温 度 较 高 ．可 在
９ ０ ～ １ ０ ０ ｏ Ｃ．如 嗜角 质 金 孢 子 菌 和 海 岛 闪 烁 杆 菌
基金项 目： 广 州 市科 技局 项 目（ ２ ｏ ｌ ｏ Ｊ １ 一 Ｅ ３ ６ １ ） 、 广 东省
海 洋渔 业 局 项 目（ Ａ２ ０ １ ０ ０ １ Ｄ０ ２ ） 。
包 括 牛 血 清 白蛋 白 、 明胶 、 卵蛋 白、 血红蛋 白 、 酪 蛋 白等 ；不 可溶 的包 括 弹 性蛋 白 、胶 原 蛋 白 、 羊 毛、 羽毛 、 角质 、 蚕丝 、 人发 、 指 甲、 偶 氮 角蛋 白等 。
Ａ Ｗ一 １角 蛋 白酶 ．它 们 的最 适 作 用 温 度 分 别 为 ９ ０和 １ ０ ０ ℃， 半衰期分别为 ３ ０和 ９ ０ ｍ ｉ ｎ 。目前 已 纯 化 的 角蛋 白 酶 多具 有 耐 热 性 ．如 来 自青 霉 菌 Ｍ ｏ ｒ ｓ ｙ ｌ的 角 蛋 白酶 Ａ ｈ ｍｌ和 Ａ ｈ ｍ ２分 别 在 ２ Ｏ ～ ７ ５ ℃和 ２ ０ ～ ６ ０ ℃具 有 较 好 稳 定 性 ． 随着 温 度 的 升
科技 视 野
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钢誊 ｝ ，萄 ２ ０ １ ３ 年第１ ０ 期
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角蛋白ｍ ｉ ｌ ｌ ｉ Ｂ ＂ ， Ｊ 应用 砷 究 逊 展
王秋影 廖 美德
角蛋 白来 源 于 外 胚 层 细 胞 ， 包 括毛 、 发、 羽、
但 也有 特例 ． 如 密旋 链霉 菌 Ｄ Ｓ Ｍ ４ ０ ５ ３ ０角蛋 白酶 可在 ｐ Ｈ ４ ． ０条件 下 保持 稳 定 ． 而 来 自嗜碱 芽 孢杆 菌Ａ Ｈ一 １ ０ １的 角蛋 白酶 可 在 ｐ ｌｌ ｉ ３ ． ０条 件 下 保 持
角蛋白酶的研究进展_CNKI学问
角蛋白酶的研究进展_CNKI学问角蛋白酶的研究进展-羽毛角蛋白的主要结构是β-角蛋白,该类蛋白中存在大量的二硫键、氢键和疏水键,交联度大,不可溶,不能被常见蛋白酶所降解(Wang等,2008)。
.../CJFD-S... - 百度快照角蛋白酶的研究进展相关推荐·《中国饲料》2012年22期·《中国西部科技》2007年1·《工业微生物》2006年03期·《生物技术进展》2015年0·《食品与发酵工业》2006年·《生物技术通讯》2005年0羽毛角蛋白的主要结构是β-角蛋白,该类蛋白中存在大量的二硫键、氢键和疏水键,交联度大,不可溶,不能被常见蛋白酶所降解(Wang等,2008)。
因此,这些羽毛废弃物大多未被充分利用,有的甚至污染环境,造成公害,同时也存在蛋白质资源浪费问题(Gousterova等,2005)。
角蛋白酶是能够有效水解不溶性角蛋白的一类蛋白水解酶,可由一些昆虫和微生物产生(Gradiˇsar等,2005;Suntornsuk等,2005)。
利用角蛋白酶的生物方法降解羽毛角蛋白,可将羽毛等废弃角蛋白直接转变成蛋白质或复合氨基酸,变废为宝,既保护环境又可以实现资源再利用,产生显著的经济和社会效益(张启等,2008)。
本文就角蛋白酶的微生物来源、生化性质、基因工程研究等方面进行探讨,以期为相关研究提供参考。
1角蛋白酶的微生物来源角蛋白酶主要来自具有角蛋白降解活性的微生物,包括真菌、放线菌和细菌。
产生角蛋白酶的微生物品种繁多(表1),但只有很少的菌株具有商业开... (本文共5页) 阅读全文>>权威出处：《中国饲料》2012年22期木瓜蛋白酶的研究进展中国西部科技木瓜蛋白酶又称木瓜酶，是一类琉基蛋白酶。
广泛地存在于番木瓜(Cariea papaya)的根、茎、叶和果实内，其中在未成熟的乳汁中含量最丰富川。
它具有酶活高、热稳定性好、天然卫生安全等特点，因此在食品、医药、饲料、日化、皮革及纺织等行业得到广泛应用。
四川科技进步奖—科技进步类推荐书
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. pastoris pPICZαA-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P. pastori pPICZaA-kerAopti1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。
角蛋白酶
角蛋白酶产品简介角蛋白酶是本公司优选优良地衣芽孢杆菌菌株，经液体发酵制得的一种特殊碱性丝氨酸蛋白酶，可专一地降解角蛋白。
角蛋白酶是一种复合蛋白酶，含有二硫键还原酶和多肽水解酶等多种酶活性组分，二硫键还原酶首先作用于角蛋白中的二硫键，使角蛋白高级结构解体形成变性角蛋白，然后变性角蛋白在多肽水解酶的共同作用下逐步水解成多肽，寡肽和游离氨基酸，使角蛋白彻底分解。
产品特性1. 属于碱性丝氨酸蛋白酶，不仅具有碱性蛋白酶功能，还可打开二硫键，特异性分解角蛋白。
2. 温度范围：作用温度30-65℃，最适温度范围50-60℃。
3. pH范围：作用pH范围6.0-12.0，最适pH范围10.5-11.5。
产品应用（根据试验情况进行调整）:1. 应用于皮革加工，简化物产工序，缩短周期，提高成品质量，增加得革率，降低生产成本。
2. 应用于肝素钠和软骨素的提取，根据所用原料的优劣和实际生产条件适当调整酶量和酶解条件。
3. 用于洗衣粉、洗涤剂等洗涤用品生产，提高去污能力。
一般添加量为0.1-1.0%(以100000U/g计)。
产品参数1. 酶活：100000U/g、200000U/g2. 酶活定义GB/T23527-2009：1g固体酶粉，在40℃，pH10.5条件下，1min水解酪蛋白产生1µg酪氨酸，为1个酶活力单位，以U/g表示。
3. 外观性质：淡黄绿色粉末，40目分析筛通过率≥80%，水分≤8%注意事项本品属纯天然酶制剂，对人体无害，但长时间接触可刺激皮肤、眼睛及粘膜组织，操作时建议佩戴口罩、眼罩等防护用具。
包装：20kg/袋贮存：阴凉，干燥、无污染处密封保存，避免曝晒。
保质期：原包装下，保质期6个月。
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羽毛角蛋白提取工艺及应用研究现状
羽毛角蛋白提取工艺及应用研究现状陈忱;何雄飞;曾润颖【摘要】羽毛中角蛋白资源丰富，被认为是良好的蛋白来源。
但由于角蛋白独特的三维立体网状结构，使得从羽毛中获得可溶性蛋白质成为难点。
综合了近年来对羽毛角蛋白降解的研究，从物理法、化学法和生物法3个方面介绍了羽毛角蛋白的提取工艺，并对目前羽毛角蛋白资源在动物饲料、纺织、皮革、环境保护等领域中的研究和应用现状进行了综述。
在此基础上提出了未来羽毛角蛋白资源综合利用的发展方向。
%Feather was known as an ideal source of protein for high content of keratins. Acquisition of soluble proteins from feather is often severely compromised, due to the unique and complex three-dimensional reticular molecular structure of feather. Herein, re-cent research advances of extracting keratin from feather with different methods were reviewed. Additionally, applications of keratin in various industrial areas including animal feed, textile and leather industry, were summarized as well. On this basis, we proposed a future prospect for the utility of feather keratins.【期刊名称】《生物学杂志》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】5页(P73-76,56)【关键词】羽毛;角蛋白;降解;应用【作者】陈忱;何雄飞;曾润颖【作者单位】国家海洋局第三海洋研究所海洋生物遗传资源重点实验室，福建厦门361005;国家海洋局第三海洋研究所海洋生物遗传资源重点实验室，福建厦门361005;国家海洋局第三海洋研究所海洋生物遗传资源重点实验室，福建厦门361005【正文语种】中文【中图分类】Q81;X713角蛋白是一种外胚层分化的细胞,在高等脊椎动物的上皮组织中含量较高。
饲用角蛋白酶生物学研究进展
饲用角蛋白酶生物学研究进展杨刚(河南农业大学牧医工程学院，郑州450000)摘要角蛋白酶由微生物产生，可特异性降解羽毛等含角蛋白类的物质，在饲料生产上具有潜在的应用价值。
文中概述了不同来源的角蛋白酶及其性质；介绍了角蛋白酶的生物工程研究新进展；对角蛋白酶生产应用途径进行了探讨。
关键词角蛋白酶基因工程角蛋白(keratin)在自然界中非常丰富，它以各种动物的毛发、羽毛、蹄等主要形式存在。
含有α螺旋的角蛋白称为α-角蛋白，分软α-角蛋白和硬α-角蛋白2种。
角蛋白(keratin)是一种抗性很强的硬性蛋白，角蛋白分子通过二硫键、氢键、盐键和其它交键作用形成高度交联的三维稳定结构，在一般条件下不溶解，只有当二硫键或肽键断裂以后，才会分解成短肽。
二硫键的断裂需要特殊PH或强烈的还原作用，而肽键的断裂需要特异性很高的角蛋白酶，常见的水解酶如酪蛋白酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶等动物来源的蛋白酶都不能水解角蛋白[1]。
因此，自然界中角蛋白的大量存在提出了一个处理难题，造成局部环境的严重污染。
另外，动物排泄物可能含有许多致病微生物，对人类的健康造成危害。
禽类羽毛中粗蛋白含量很高，达90%以上，主要由角蛋白质构成，羽毛的多肽间存在着很多二硫键(-S-S-)和氢键，呈索状结构，使羽毛蛋白的结构特别稳定。
羽毛中含有丰富的赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、组氨酸、甘氨酸、胱氨酸等18种氨基酸，还含有常量元素、微量元素及一些未知的生长因子，在国际上被认为是一种有独特价值的优质蛋白质饲料。
国内外多数采用物理(高温、高压)法和化学(强酸、强碱)水解法处理角蛋白，但存在耗能多、破坏了一些氨基酸、三废不易处理、环境污染严重、经济效益不高等问题。
为了更好地利用角蛋白这种丰富的角蛋白资源并且保护环境，许多研究者试图利用微生物来降解角蛋白，并取得了一定的成绩，参与角蛋白的生物降解的酶就是角蛋白酶(keratinase)。
我国禽羽、畜毛资源极为丰富，但目前利用率相当低，研究和开发微生物产生的角蛋白酶对我国环境保护和饲料加工均有着积极的意义。
角蛋白酶制备羽毛蛋白粉的工艺研究
角蛋白酶制备羽毛蛋白粉的工艺研究郝鲁江;卢晓平;许艳蕊;范秋苹【摘要】为研究角蛋白酶对羽毛蛋白粉的降解效果，采用不同的酶解温度、初始酶解液pH、酶添加量和酶解时间对羽毛蛋白粉进行酶解，并利用正交试验对酶解条件进行优化。
结果表明：每克羽毛粉加入角蛋白酶0.03 g，酶解液初始pH为7，在35℃下酶解36 h。
羽毛分解率达到50.5%，酶解液可溶性蛋白含量为225.7 mg/L，而酶解羽毛蛋白粉的胃蛋白酶体外消化率为23%，显示了角蛋白酶具有很好的酶解效果。
%To research the degradation effects of keratinase on feather protein powder,different reaction tempera-ture,initial hydrolyzate pH,enzyme dosage and hydrolysis time were studied by orthogonaltest.The results suggested that the optimal condition was keratinase adding leve l of 0.03 g,hydrolyzate initial pH of 7 and at 35 ℃under enzymatic 36 h. Feather decomposition rate was 50.5% and the soluble protein hydrolyzate content was 225.7 mg/L,and enzymatic di-gestibility of the feather protein powder in vitro was 23%.It was concluded that the enzymatic hydrolysis effects of the keratinase on feather protein powder was good.【期刊名称】《中国饲料》【年(卷),期】2016(000)015【总页数】4页(P5-8)【关键词】角蛋白酶;羽毛蛋白粉;可溶性蛋白;饲料【作者】郝鲁江;卢晓平;许艳蕊;范秋苹【作者单位】齐鲁工业大学山东省微生物工程重点实验室，山东济南 250353;齐鲁工业大学山东省微生物工程重点实验室，山东济南 250353;齐鲁工业大学山东省微生物工程重点实验室，山东济南 250353;齐鲁工业大学山东省微生物工程重点实验室，山东济南 250353【正文语种】中文【中图分类】S816.7羽毛是家禽加工企业生产过程中产生的废弃物，直接丢弃不仅浪费了宝贵的蛋白质资源，同时也对环境造成了污染（陈循军，2008）。
角蛋白酶产生菌的分离鉴定及其kerC的克隆表达
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蛋白酶综述——精选推荐
蛋白质酶的研究和应用近况yangyaxuan西南大学动物科学系食品科学与工程2班摘要: 蛋白质酶来源很丰富，应用十分广泛，是重要的工业酶。
本文论述了早期蛋白酶的研究范围，如蛋白酶的主要作用，还有作用机制，蛋白酶的来源，以及蛋白酶的提取。
还有蛋白酶的商业化研究以及在商业方面的应用。
在食品加工中的应用，包括植物蛋白酶、动物蛋白酶以及在医药方面临床诊断中的应用和蛋白酶的研究近况和对蛋白酶的应用展望。
关键词：蛋白酶作用机制植物蛋白酶动物蛋白酶研究近况应用展望蛋白酶分子较小，来源丰富，功能比较简单，因此对蛋白酶的研究比较深入。
蛋白酶的种类有很多，广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。
微生物来源的蛋白酶是商品化酶的主体。
由于从动植物中获得蛋白酶资源有限，因此，蛋白酶的主要来源是从微生物中获得，这样就节省了成本。
早期对蛋白酶的研究包括对它的化学结构、高级结构以及它的动力学、作用机制等的研究。
蛋白酶的作用主要包括：（1）消除错误折叠、修饰及定位的蛋白（2）为合成新的蛋白质提供氨基酸；（3）通过限制性切割促使酶原成熟；（4）降低关键酶和调节蛋白含量以此控制新陈代谢平衡；（5）切除已定位蛋白的定位信号［4］。
蛋白酶是重要的工业酶，碱性蛋白酶是PH在9-11的蛋白酶，在工业上生产上应用的蛋白酶主要为内肽酶，主要用于洗涤业；如今已经商品化的酶制剂有木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等；蛋白酶的应用范围很广泛，除了商业化应用外还有在临床医学、食品加工中也有相关应用。
一、蛋白酶的来源蛋白酶的研究是从发现胃中消化食物的胃蛋白酶和胰脏中分泌的胰蛋白酶、糜蛋白酶开始的。
目前开发的蛋白酶也就是动物蛋白酶、植物蛋白酶、微生物蛋白酶三类蛋白酶。
动物蛋白酶和植物蛋白酶主要来源于动物机体组织和植物组织中［3］。
蛋白酶的种类很多，碱性蛋白酶占蛋白酶总量的的70%左右，微生物来源的碱性蛋白酶具有培养简便、产量丰富的特点，其中枯草杆菌碱性蛋白酶的研究最广。
角蛋白酶研究进展
角蛋白酶研究进展作者：于晓朋，赵新强来源：《中国果菜》 2015年第2期摘要院角蛋白化学结构稳定，难被常见的蛋白酶降解，角蛋白酶能在较温和的条件下特异性降解角蛋白。
本文就角蛋白酶的产生菌、理化性质、作用机理、基因工程和工业应用等方面的研究进展做一综述。
关键词院角蛋白酶；角蛋白；性质；应用中图分类号：Q55 文献标志码：A 文章编号：1008-1038(2015)02-0077-05近年来，我国养殖业和屠宰业蓬勃发展，在此过程中产生了大量的副产物。
根据国家统计局2013 年的统计数据，我国肉产品总量已达到8535.02 万t，若每生产1t 肉，产生0.01t废弃角蛋白，则我国每年产生85.35 万t 角蛋白废弃物。
角蛋白是一种具有极强抗性、难被微生物降解的蛋白质，在自然界中主要以动物的毛发、鳞片、羽毛、蹄、角、鼻和爪等形式存在。
角蛋白的肽链主要是由琢-螺旋和茁-片层结构组成的，通过高度交联的二硫键、氢键和其他交联键的作用形成非常稳定的的三维结构。
角蛋白在一般情况下不溶解，甚至连酪蛋白酶、胰蛋白酶等动物来源的蛋白酶都不能降解角蛋白。
但角蛋白营养丰富，例如，羽毛中含粗蛋白80%以上，含各种氨基酸占总量的70%以上，并且含有多种动物所需要的必需氨基酸[1]。
如果能够妥善处理，这将是一种具有很高价值的优质饲料；如果处理不当，不仅浪费资源而且污染环境。
现代禽畜养殖已实现规模化生产，随之而来的是饲料供应不足，尤其是蛋白质饲料更为短缺，每年都需要从国外大量进口。
在自然界中存在能够分解角蛋白的微生物，将角蛋白分解成能被其他动物消化吸收利用的蛋白质饲料，缓解当前饲料供应紧张的局势。
角蛋白酶是有多种微生物产生的，能特异性分解角蛋白，在饲料工业、医疗工业、环境治理等方面的应用前景较为广阔。
1 角蛋白酶简介1.1 角蛋白酶的定义角蛋白酶（Keratinase）是指一类由细菌、放线菌和真菌等多种微生物诱导产生的，具有专一的降解天然角蛋白功能的酶类，能够有效的将羽毛等角蛋白废弃物转化为可消化蛋白。
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４０５３０角蛋白酶。另外．部分微生物所产生的角蛋 白酶最佳作用ｐＨ超过１１．０．如嗜碱芽孢杆菌 ＡＨ一１０１为１２．０。１３．０．拟诺卡氏菌ＴＯＡ一１为 １２．０。角蛋白酶的ｐＨ稳定性在一个很宽泛的范 围．通常在５．０～１２．０都有较大的活性和稳定性。 但也有特例．如密旋链霉菌ＤＳＭ ４０５３０角蛋白酶 可在ｐＨ４．０条件下保持稳定，而来自嗜碱芽孢杆 菌ＡＨ一１０１的角蛋白酶可在ｐｉｌｌ３．０条件下保持 稳定。 角蛋白酶的最佳作用温度主要集中在４０～ ７０℃，如链霉菌为４５℃．拟诺卡氏菌ＴＯＡ一１为 ６０℃。有些角蛋白酶最适作用温度较高．可在 ９０～１０００Ｃ．如嗜角质金孢子菌和海岛闪烁杆菌 ＡＷ一１角蛋白酶．它们的最适作用温度分别为 ９０和１０００Ｃ，半衰期分别为３０和９０ｍｉｎ。目前已 纯化的角蛋白酶多具有耐热性．如来自青霉菌 Ｍｏｒｓｙｌ的角蛋白酶Ａｈｍｌ和Ａｈｍ２分别在２０。 ７５℃和２０～６０℃具有较好稳定性．随着温度的升 高，酶活逐渐下降。摩加夫芽孢杆菌角蛋白酶在 ５０和６０℃时具有较高稳定性．在５０℃处理３ｈ 后酶活仍为１００％．在６０℃时半衰期为２．５ｈ。通
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养７ｄ后，酶产量和酶活性均达到最大值。该酶可 用于改善羽毛废弃物的营养价值．这样便可将其 用于饲料或肥料当中。Ｓｈａｔａ和Ｆａｒｉｄ（２０１２）利用 羽毛为固体发酵基质，研究了溶剂性质和浓度、 固体，液体比、提取周期等对链霉菌ＮＲＣ １３Ｓ发 酵所产角蛋白酶回收率的影响。在实验所选的溶 剂中．５％的甘油效果最佳。继续采用Ｂｏｘ— Ｂｅｈｎｋｅｎ试验设计对相关变量进行优化。包括固 体／液体比（１：１．６６—１：６．６６ ｇ／ｍＬ）、甘油浓度（０．５％～ ５％ｖ／ｖ）和浸提周期（１—５个周期）。研究表明，当 甘油浓度为０．５％（ｖ／ｖ）、固体／液体比为１：５、浸提 周期为３时酶的回收率最大（６
ｐＨ和温度动力学 目前已经纯化的角蛋白酶以中性或碱性酶
居多，最佳作用ｐＨ在７．５～１０，如来自毛癣菌 ＨＡ一２和短帚霉的角蛋白酶，最佳作用ｐＨ分别为 ７．８和８．０。但也有少数微生物所产角蛋白酶是酸 性蛋白酶．如须癣毛癣菌和密旋链霉菌ＤＳＭ
基金项目：广州市科技局项目（２０ｌｏＪｌ一Ｅ３６１）、广东省
７．０、接种量２％、温度４０℃。震荡（１２０ｒｐｍ）培
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４，７捌广２０１３年第１０期
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３．２在饲料行业的应用 在现代农业中．羽毛作为家禽饲养和屠宰工 业的副产物产量巨大．羽毛角蛋白质资源丰富。角 蛋白是一种潜在的、可靠的动物饲料蛋白资源，羽 毛的合理利用可以减少废弃物对环境的污染，同 时羽毛角蛋白质可以作为一种饲料蛋白质应用于 畜禽的饲养。传统上采用物理化学方法降解角蛋 白．并且已经在一定程度上将其用于动物饲料添 加剂。这种传统的处理方法会破坏氨基酸，改变蛋 白质的质量。而且是高耗能。与此同时，还会产生大 量的二氧化碳．从而限制了其在饲料工业上的广 泛应用。 蛋白质资源短缺是困扰我国饲料工业发展 的瓶颈问题．如何促进羽毛等角蛋白类废弃物的 降解．并使其转化成动物蛋白质饲料的原料己成 为当前饲料工业的研究热点。随着全球资源紧缺 度的加剧和我国现有经济的发展，实现废弃资源 的高值转化和循环利用已是必须的选择。 生物降解转换角蛋白废弃物在生物技术领 域越来越活跃．因为这种方法可能代表了废弃物 处理过程中控制有价值产物产量的一种替代方 式。用生物技术处理羽毛废物既可节省能源，保 护环境，还可得到优质的饲料产品，增加饲料的 利用率。 张荣飞等（２０１３）在试验Ｅｔ粮中添加０．１２％ 角蛋白酶能显著提高断奶仔猪的Ｅｔ增重和饲料 转化效率．与对照组相比差异显著（Ｐ＜０．０５）。推测 其可能的作用途径是角蛋白酶提高了仔猪胃肠 道中营养物质的消化和吸收率．降解了大豆中抗 原蛋白．缓解了其对肠道的过敏损伤作用，从而 改进仔猪生长性能。Ｏｄｅｔａｌｌａｈ等（２００５）在肉仔鸡 饲料中添加１％的角蛋白酶．结果表明。肉鸡在２１ 日龄和４２日龄时饲料转化率都有所提高。 ３．３在医疗行业的应用 人体细胞表面的角质层主要成分为角蛋白 和胶原蛋白等，其结构稳定。不易被常见的蛋白 酶所降解．因此，角质层保护人体的同时也大大 阻碍了透皮药物的有效吸收。角蛋白酶是皮肤真 菌重要的侵袭因子．即皮肤真菌在底物的诱导下 产生角蛋白酶．角蛋白酶分解角蛋白成短肽或氨
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芳香族氨基酸残基。但也有一些角蛋白酶的底物 范围很窄．如密旋链霉菌角蛋白酶．对底物表现 出高度的立体选择性和二级结构专一性．它能快 速分解鸟类羽毛，但较难利用其他天然角蛋白。 １．３蛋白酶抑制剂等对角蛋白酶活性的影响 已报道的角蛋白酶大多属于丝氨酸蛋白酶 和金属蛋白酶．两者分别可被苯甲基磺酰氟 （ＰＭＳＦ）和乙二胺四乙酸（ＥＤＴＡ）所抑制。不同来 源的角蛋白酶具有不同的专一性抑制剂．这或许 暗示着它们的进化起源有所不同。 金属离子对角蛋白酶活性的影响各异．在多数
Ａｗａｄ等（２０１１）以甘蔗渣为发酵基质．对短小芽 孢杆菌ＧＨＤ固体发酵产角蛋白酶的条件进行优 化研究。采用单次单因子策略对固体发酵条件进
行优化．Ｂｏｘ—Ｂｅｈｎｋｅｎ试验设计用来优化添加的
无机盐对酶产量的影响。当ＮａＣｌ、ＺｎＣｌ：和Ｍ茚Ｏ。 的浓度分别为０．０８７、０．１２０、０．２０４９／１０９（干固体） 时酶活性最佳，为７３０＋４．９Ｕ，ｇ。Ｌｉａｎｇ等（２０ｌ １）研 究了培养基组成和培养条件对嗜热毁丝霉 ＧＺＵＩＦＲ—Ｈ４９—１产角蛋白酶的影响。在培养基组 成方面，单因子试验表明可溶性淀粉、尿素、硫代 硫酸钠以及ＣａＣｌ：分别为最佳的碳源、氮源、硫源 以及无机盐离子。Ｐｌａｃｋｅｔｔ—Ｂｕｒｉｎａｎ试验设计表 明尿素以及ｐＨ值是实验条件下产酶的显著影响
ｐＨ
３角蛋白酶的应用研究 ３．１在农业领域的应用 用角蛋白酶处理的羽毛粗粉中含有高达 １５％左右的氮源．相对于一些传统的动物性粪便
肥料更廉价易得，具有潜在的应用价值。羽毛粗
粉不仅为植物提供了氮肥．还可以提高土壤微生 物活力．改变土壤结构。增强土壤水分涵养能力。 这不仅解决了国内能源紧缺的难题．还降解了污 染源．改善了环境。在这方面．对于农业资源和畜 牧业资源紧缺的中国来说．无疑是一个巨大的资 源宝库。
因子．利用Ｂｏｘ—Ｂｅｈｎｋｅｎ试验设计对产酶条件
进行优化．结果表明，与初始酶活性（８００ Ｕ／Ｌ）相 比，经过优化酶活性提高６．４倍（５
１００ Ｕ／Ｌ）。
２角蛋白酶的生产 要使微生物角蛋白酶真正产生经济效益．就 必须实现产业化生产。因此研究其发酵产酶条件 和如何提高酶产量是非常必要的。微生物发酵生 产角蛋白酶受到多种因素的影响，如温度、ｐＨ、碳 氮源的性质、溶氧量、培养基的选择等。在角蛋白 酶的发酵研究中．研究者主要是在培养基组成和 培养条件等对酶活性的影响方面人手．经过优化 使酶活性在一定程度上有所提高。 Ｓａｈｏｏ等ｆ２０１２）从废弃的羽毛中分离出可产 孢外角蛋白酶的韦氏芽孢打菌。该菌株以羽毛为 唯一的氮源、碳源和能源。最佳产酶条件为：起始
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角蛋白酶的应用研究进展
王秋影廖美德
角蛋白来源于外胚层细胞，包括毛、发、羽、 鳞、甲、角、喙等皮肤及皮肤的衍生物，是外胚层 细胞的结构蛋白质。角蛋白的结构非常稳定．是 一类有很强抗性的硬性结构蛋白总称．含有较多 的半胱氨酸，通过二硫键、氢键和分子间疏水作 用以及其他交联键作用形成非常稳定的且高度 交联的三维结构，难以被胰蛋白酶、胃蛋白酶、木 瓜蛋白酶等消化降解。科学家发现角蛋白酶可以 特异性降解角蛋白．解决了这一难题。
１角蛋白酶的理化性质
１．１
常二价阳离子（如Ｃａ２＋等）对角蛋白酶的温度稳 定性具有促进作用。 １．２角蛋白酶的底物特异性 角蛋白酶是诱导酶，需要外源角蛋白底物的 诱导。目前发现的多数角蛋白酶作用底物相当广 泛，包括可溶的和不可溶的多种蛋白。可溶性的 包括牛血清白蛋白、明胶、卵蛋白、血红蛋白、酪 蛋白等；不可溶的包括弹性蛋白、胶原蛋白、羊
组织。拟诺卡氏菌ＴＯＡ一１能够有效降解未经物
理化学方法处理过的朊病毒蛋白因子Ｐ押碎片。
４展望 角蛋白酶在多种行业中的潜在应用价值引 起了人们的广泛兴趣．角蛋白的生物降解为羽毛 等角蛋白资源的开发和利用提供了理论依据和 技术支持。角蛋白酶的研究越来越受到人们的重 视．并将其逐步应用于饲料工业、环境治理、化工 行业、医疗等多个领域，具有显著的社会和经济 价值．研究和开发降解角蛋白的微生物资源及角 蛋白酶具有重要的理论和现实意义。另外，在强 调可持续发展的今天．角蛋白酶的研发和角蛋白 废弃物的利用不失为一个很有前景的环保举措。 角蛋白酶活性的高低对其实际应用有重要的影 响，因此，筛选优秀的产酶活性高的菌株、基因工 程表达具有潜在应用价值的角蛋白酶基因、优化 培养基组成和发酵条件以提高酶活性、与其他微 生物混合发酵弥补产物不足以及开发降解效率 高、加工工艺简单且成本低的产品等将是未来研 究工作的重点。
（参考文献略）●
பைடு நூலகம்
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角蛋白酶的应用研究进展
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 王秋影， 廖美德 广州市华南农业大学资源环境学院 饲料广角 Feed China 2013(10)
海洋渔业局项目（Ａ２０１００１Ｄ０２）。
毛、羽毛、角质、蚕丝、人发、指甲、偶氮角蛋白等。
另外，研究中也会用到一些合成的对硝基苯胺底 物，并且发现角蛋白酶优先作用于疏水氨基酸和
王秋影：广州市华南农业大学资源环境学院。硕士。
廖美德：单位同第一作者，副教授，硕士生导师。
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９３３．３ Ｕ／ｇｆｓ）。
情况下Ｃａ２＋、Ｍｇ嘴角蛋白酶有激活作用，ＣＣ＋、Ｈ矿、