苗周迪,陈希文,彭政,冒鑫哲,堵国成,张娟

1(工业生物技术教育部重点实验室(江南大学),江苏 无锡,214122) 2(江南大学 生物工程学院,江苏 无锡,214122) 3(江南大学 协同创新中心,江苏 无锡,214122) 4(糖化学与生物技术教育部重点实验室(江南大学),江苏 无锡,214122)

角蛋白是一种结构稳定、不溶于水的蛋白质,主要存在于羽毛、羊毛、毛发、蹄和指甲中[1]。全世界每年会产生大量的角蛋白废弃物,比如羽毛废弃物和劣质羊毛[2]。这些富含角蛋白的废弃物能够转化成为其他增值产品,如饲料和肥料[3]。目前物理法和化学法处理是提取的主要策略,这些策略常常涉及到高温或强酸强碱的使用,不仅会造成空气、土壤和水的污染,也会降低角蛋白分解产物的价值[4]。由真菌、放线菌等多种微生物产生的角蛋白酶能有效地水解角蛋白废弃物,是一种有效的替代方法[5]。角蛋白酶因其宽泛的底物专一性以及较强的水解能力,广泛地运用于饲料[6]、制革[7]、化妆品[8]、医药[9]等领域。

虽然角蛋白酶能够有效降解角蛋白废弃物,但是在具体应用场景中的耐受性和稳定性仍然受到挑战[10]。在前期的研究中我们发现,角蛋白酶KerZ1的最适反应温度为60 ℃,并在此温度下对羽毛角蛋白废物有着高效的水解作用。但是,KerZ1在60 ℃下的半衰期仅为18 min,这对于整个催化过程显然是不利的[11]。由于较高的反应温度不仅能够提高催化反应速率并且能够降低微生物污染的风险[12],因此,提高角蛋白酶的热稳定性将可以有效提升其在实际应用中的价值。……