我国拥有丰富的角蛋白资源，它们大多未被充分利用，有的甚至污染环境，造成公害。采用微生物水解技术，可将其转化成很好的资源。角蛋白具有不溶于水和抗分解的性质，要将这项技术成功地应用于角蛋白废物的开发，必须找到高活性的降解菌株，建立合适的水解工艺并研创高效的水解装置。本课题针对羽毛角蛋白废物的资源化利用，进行了为期三年的系统研究并取得了如下研究成果：1．分离了八个羽毛角蛋白的高效降解菌株。以某养殖场污水处理系统的活性污泥作为分离源，分离纯化了两株放线菌(A1和A2)，三株真菌(F1、F2和F3)，三株细菌(B1、B2和B3)。试验证明，这些菌株都有很高的降解羽毛角蛋白的活性，其中以A1和F1的降解活性最为突出。菌株A1和菌株F1都能以羽毛为唯一的碳源、氮源和能源生长，将其接种于经过灭菌处理的羽毛培养基中，振荡培养4～5天后可使整枝羽毛完全消失。2．鉴定了一株高效羽毛角蛋白降解菌。菌株F1能在马铃薯蔗糖培养基上生长。28℃点植培养10天，菌落直径可达3cm，菌落生长较快。菌落无味，表面粉末状，正面呈淡粉红色，背面呈紫红色。菌丝有隔膜多核，直径2～3微米。子实体结构复杂，具有帚状分枝，产生成串的分生孢子，分生孢子椭圆形，表面光滑。未见有性阶段。初步判定菌株F1属于半知菌亚门、丝孢菌纲、丝孢菌目、丛梗孢科、拟青霉属(Paecilomyces)。迄今为止，国内外还没有拟青霉降解羽毛的文献报道。3．试验了两个高效降解菌株(F1和A1)的生长条件(营养条件和环境条件)。在营养条件上，着重考察了钙离子和镁离子的添加效应。研究证明，两种离子对菌株F1和菌株A1的产酶及其酶活都有显著的刺激作用。在环境条件上，着重考察了溶解氧、起始pH值和温度的影响。研究证明，菌株F1和菌株A1皆为好氧性微生物；菌株F1产酶的最适pH值为9左右，最适温度为30℃；菌株A1产浙江大学环境工程硕士学位论文 摘 要酶的最适叫值为8左右，最适温度为35～40oC。 4．建立了菌株FI和菌株AI降解羽毛角蛋白的动力学方程。研究证明，这＿。＿＿＿＿＿。。。。＿＿。n＿：＿＿＿．．＿。＿＿＿＿。。，＿．Vm。。［SI。、、；＿，。。。＿两个高效菌株的降解反应可用8hgg｝＊a旧＊＊e方程 V一二上的L上L）拟合。试验求 ＿—－”Km＋［S］0得菌株FI：Vm。x二2．795gi（L＊一，Km二1．197glL；菌株AI：Vm。x二0．661gi（L＊V〕Km二0．628glL。在羽毛角蛋白浓度较高时（反应初期），宜选用菌株FI，充分利用其反应潜力大的特点；在羽毛角蛋白浓度较低时（反应后期），宜选用菌株AI，充分利用其底物亲和力大的特点。由于反应速度是决定生产成本的重要因素，选用菌株FI的经济性优于菌株AI。 5．提出了羽毛角蛋白微生物水解的新工艺。即先将收集的羽毛进行清洗，再进行加热预处理，然后采用特制反应器水解，最后从水解液中分离回收水溶蛋白，由水解残渣生产高蛋白饲料。采用该工艺，可从 Ikg羽毛回收水溶蛋白 0．11 kg，铝得高蛋白饲料0．6kg。 6．研创了高效的羽毛角蛋白微生物水解装置。借鉴垃圾堆肥和活性生物滴滤池技术，设计了羽毛沥滤床反应器。将经过加热预处理的羽毛作为“填料”，放置于羽毛沥滤床反应器的中段，让高效菌株在其中生长代谢，使无机培养液从装置顶部喷淋至“填料”上，富含水溶蛋白的水解液从底部引出。羽毛沥滤床反应器 的主要操作和效能参数为：供气量 1195．Zffi3lffi3＊，沥滤量 0．3ffi3lffi3＊，回流量6．72m3lm3·d，容积负荷6．67kglm了d，转化率40O，容积产品（可溶蛋白）产率 2．4kglm3·d o