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.pastorispPICZA-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.pastoripPICZaA-kerAoptil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。建立了饲用角蛋白酶使用技术，节约了优质蛋白质饲料资源，降低了饲料生产成本，为饲用角蛋白酶的畜禽生产上的合理使用提供了科学依据。通过项目的实施，获授权国家发明专利5项，实用新型专利4项；培养了一批高层次人才，在SCI收录刊物上发表了2篇高质量学术论文。项目通过人才培养、学术会议交流、生产销售产品等形式进行成果转化推广，近三年累计为企业新增销售额96742.75万元，新增利润13512.86万元，经济效益显著。同时，饲用角蛋白酶的应用节约了大量的优质蛋白质资源，减少了畜禽的氮排放，取得了良好的生态效益和社会效益。
经同行专家鉴定认为，项目整体研究达到国际先进水平，其中通过分子改造提高重组角蛋白酶表达水平和热稳定性达到国际领先水平。
三、客观评价
1、成果鉴定专家的评价
2016年5月11日，四川省科技厅组织有关专家对“饲用重组角蛋白酶的创制与应用”项目进行了成果鉴定，专家委员会的鉴定认为：该项目研究成果为角蛋白酶的工业化生产、废弃角蛋白酶的资源化利用和饲料蛋白资源开发提供了新的有效途径。项目整体研究达到国际先进水平，其中通过分子改造提高重组角蛋白酶表达水平和热稳定性达到国际领先水平。
2、查新评价
2016年4月，项目组委托四川省科技成果咨询服务中心科分院分中心对成果进行查新，查新点包括：1）、利用定点突变技术，提高了重组角蛋白酶在毕赤酵母中的表达水平和热稳定性；2）、在30L发酵罐条件下优化发酵工艺提高毕赤酵母角蛋白酶基因工程菌的产酶水平；3）、重组角蛋白酶体外水解羽毛粉的效果评价；4）、猪饲粮中添加重组角蛋白酶显著提高
了生长猪养分消化率，提高了肠道乳酸杆菌数，减少了大肠杆菌数。经国内外查新得出结论：除本委托项目研究成果外，未查到其他有和本委托项目查新点内容完全相同的文献报道。
3、研究成果的发表和收录
该项目的相关研究内容形成了2篇论文在国际权威SCI收录刊物上发表。研究的成果收录进专著《猪抗病营养理论与实践》、《动物营养与饲料科学研究进展（1986-2016年）》和全国高等农林院校“十二五”规划教材《动物营养与饲料学》。
4、产品检测报告
该项目转化生产的角蛋白酶产品经农业部饲料质量监督检验测试中心（济南）检测，所检参数均符合相关标准要求（检验报告SBP152135、SBP152136）。
四、推广应用情况
该项目实行产、学、研结合，使研究、开发、推广同步进行。以大型养殖企业和饲料企业为
骨干开展成果的推广应用，使该技术成果在我国20余家大中型企业得到推广和应用。根据主要应用单位出具的应用证明，项目技术和成果近三年累计为企业新增销售额96742.75万元，新增利润13512.86万元，经济效益显著。
角蛋白酶在养殖业和饲料工业中的应用节约了大量的优质蛋白质饲料资源，减少了畜禽的氮排放，取得了良好的生态效益和社会效益。
五、主要知识产权证明目录（不超过10件）
知识产权类别
知识产权具体名称
国家（地区）
授权号
授权日期
证书编号
权利人
发明人
发明专利有效状态
发明专利
一种表达角蛋白酶的重组菌及其发酵方法
中国
ZL201210140340.5
2014-10-08
1493086
四川农业大学
陈代文、何军、余冰、吴德、胡洪
有效
发明专利
角蛋白酶的酶活检测方法
中国
ZL201310557807.0
2016-03-09
1978180
济南百斯杰生物工程有限公司
杨雨、潘明、高立
有效
发明专利
酶制剂混合包装机
中国
201510525389
.6
2017-1
1-10
2692074
济南百斯杰生物工程有限公司
郭芳坤、
韩冰、郭
殿梁
有效
发明专利
一种复合酶及其提取中草药中有效成分的方法
中国
201410
130287.X
2015-07-01
1710657
济南百斯杰生物工程有限公司
专家推荐书吴秀玉、
宋迪、郭
殿梁
有效
发明专利
一种降低畜禽圈舍内氨气浓度的制剂及其制备方法
中国
201310691583
.2
2015-08-05
1742474
四川农业大学
虞洁、姚英、关丹丹、陈代文等
有效
实用新型专利
酶制剂混合包装机
中国
ZL201520644944
.2
2015-1
2-30
4896652
济南百斯杰生物工程有限公司
郭芳坤、
韩冰、郭
殿梁
有效
实用新型专利
酶制剂混合包装机用包装装置
中国
ZL201520644697.6
2015-1
2-30
4902732
济南百斯杰生物工程有限公司
郭芳坤、韩冰、宋迪、曹新春
有效
实用新型专利
酶制剂混合包装机用夹袋子装置
中国
ZL201520
644543
.7
2015-1
2-30
4893398
济南百斯杰生物工程有限公司
韩冰、宋迪、赵硕珍、郭殿梁
有效
实用新型专利
酶制剂混合包装机用三通开关
中国
ZL201520644923.0
2015-12-30
4889836
济南百斯杰生物工程有限公司
郭芳坤、
曲立匚心
曹新春、
郭殿梁、
殷巧玲
有效
六、主要完成人情况
姓名
虞洁排名1
行政职务
技术职称副研究员
工作单位
四川农业大学
完成单位
四川农业大学
对本项目技术创造性贡献：
全面负责项目研究及推广，创新点1-4的主要贡献者。制定了项目研究方案，研制了饲用角蛋白酶基因工程菌，设计了表达水平和热稳定性优化技术方案，优化了重组角蛋白酶的规模化发酵工艺，评估了重组角蛋白酶的应用效果，领导了成果的示范推广。
姓名
何军排名2
行政职务
副所长技术职称研究员
工作单位
四川农业大学
完成单位
四川农业大学
对本项目技术创造性贡献：
作为成果的主要完成人，负责项目的研究及推广示范工作，创新点1-3的主要贡献者。负责了研究方案的制定、饲用角蛋白酶基因工程菌的研制和规模化发酵参数的优化，指导了角蛋白酶体内体外应用效果的评估，参与了成果的示范推广。
姓名
郭芳坤
排名
3
行政职务
董事长
技术职称
工程师
工作单位
济南百斯杰生物工程有限公司
完成单位
济南百斯杰生物工程有限公司
对本项目技术创造性贡献：
作为成果的主要完成人，参与了成果的产业化生产和示范推广工作，创新点3的主要贡献者。负责了饲用角蛋白产品的产业化生产和企业标准的制定以及成果的示范推广。
姓名
侯建业排名4
行政职务
总经理技术职称
工作单位
雏鹰农牧集团股份有限公司
完成单位
雏鹰农牧集团股份有限公司
对本项目技术创造性贡献：
作为成果的主要完成人，参与了成果的产业化生产和示范推广工作，创新点4的主要贡献者。负责了饲用角蛋白酶产品的推广应用。
姓名
陈金永
排名
5
行政职务
技术总监
技术职称
畜牧师
工作单位
雏鹰农牧集团股份有限公司
完成单位
雏鹰农牧集团股份有限公司
对本项目技术创造性贡献:
作为成果的主要完成人，参与了成果的产业化生产和示范推广工作，创新点4的主要贡献者。参与了饲用角
蛋白酶产品的推广应用和应用技术的完善。
姓名
王慧芬
排名
6
行政职务
技术职称
实验员
工作单位
四川农业大学
完成单位
四川农业大学
对本项目技术创造性贡献：
作为成果的主要完成人，参与了成果的产业化生产和示范推广工作，创新点4的主要贡献者。执行了体内体外应用效果的评估，参与了成果的示范推广。