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。

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。

技术支持潍坊奥迪尔进出口贸易有限公司将协助您正确使用该产品。

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）。