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废弃羽毛的结构特征及其吸声性能

纺织学报 2020年第1期41卷 32-38页

作者：吕丽华刘英杰郭静王滢毕吉红叶方大连工业大学纺织与材料工程学院

为对废弃羽毛资源进行合理化利用,借助多功能纤维投影仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪分析了羽毛的大分子结构、聚集态结构及其形态结构,探究了羽毛结构与其吸声性能之间的关系。采用声阻抗传递函数法对羽毛及... 详细信息

为对废弃羽毛资源进行合理化利用,借助多功能纤维投影仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪分析了羽毛的大分子结构、聚集态结构及其形态结构,探究了羽毛结构与其吸声性能之间的关系。采用声阻抗传递函数法对羽毛及其他几种可用于吸声领域的纤维集合体进行吸声性能测试及对比。结果表明:几种纤维集合体吸声性能排序为废弃羽毛、木棉纤维、羊毛、大麻纤维、涤纶;在整个测试频率范围内废弃羽毛的吸声性能随纤维集合体密度的增加而提高,且纤维集合体最大吸声系数对应的吸声频率随纤维集合体密度的增加逐渐降低;废弃羽毛纤维具有优良的吸声性能,在吸声领域具有很高的应用价值。

关键词：废弃羽毛结构特征纤维集合体吸声性能吸声机制

废弃羽毛基三维分级多孔炭材料的制备及其电化学性能研究

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山东化工 2022年第12期51卷 22-26页

作者：赵旋旋韩爱华黄勇杨海军朱文玲叶紫嫣储俊才卞振涛宿州亿帆药业有限公司安徽宿州234000 宿州学院化学化工学院安徽宿州234000

随着社会的发展以及科学的进步,能源消耗问题日益严重,此时开发新能源就尤为重要。同时,我们在开发能源的过程中如何储存能源,这就要用到超级电容器。超级电容器,它具备着耐久性、成本价格低廉、对环境友好、快速进行充放电、高的功率... 详细信息

随着社会的发展以及科学的进步,能源消耗问题日益严重,此时开发新能源就尤为重要。同时,我们在开发能源的过程中如何储存能源,这就要用到超级电容器。超级电容器,它具备着耐久性、成本价格低廉、对环境友好、快速进行充放电、高的功率密度等优良特征,是储存能源的不二之选。为了提高超级电容器的储存能量的性能,开发新的电极材料就成为了研究的首要目标。本文采用了废弃的羽毛作为实验原料,采用高铁酸钾作为实验药品,制备新型分级多孔炭材料。通过一系列的实验步骤,我们得到了三组不同质量比的电极材料。通过一系列的表征以及电化学测试,我们发现制得的样品具有优异的电化学性质。最优样的比表面积达到916.6 m^(2)·g^(-1),该样品在电化学测试1 A·g^(-1)充放电条件下比电容可达到310 F·g^(-1),同时它具有高的总孔隙体积(0.53 m^(3)·g^(-1)),高富氧量(15.9%)以及高富氮量(6.8%)。由研究结果可得,以废弃羽毛作为实验原始材料所制得的分级多孔炭可以作为超级电容器的电极材料。

关键词：废弃羽毛超级电容器电极材料分级多孔炭

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废弃羽毛阻燃吸声复合材料的制备及其性能

毛纺科技 2020年第10期48卷 8-11页

作者：鹿晶毕吉红吕丽华大连工业大学纺织与材料工程学院辽宁大连116034

针对废弃羽毛利用率不高的问题,以废弃羽毛为原料,制备废弃羽毛阻燃吸声复合材料。用氟钛酸钾和聚磷酸铵为阻燃剂,分别对羽毛和聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)进行阻燃处理,采用热压成型工艺,制备废弃羽毛/EVA阻燃吸声复合材料。对废弃羽毛/EV... 详细信息

针对废弃羽毛利用率不高的问题,以废弃羽毛为原料,制备废弃羽毛阻燃吸声复合材料。用氟钛酸钾和聚磷酸铵为阻燃剂,分别对羽毛和聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)进行阻燃处理,采用热压成型工艺,制备废弃羽毛/EVA阻燃吸声复合材料。对废弃羽毛/EVA阻燃吸声复合材料进行吸声性能和阻燃性能的测试。结果表明:当热压温度为90℃,热压压力为8 MPa,热压时间为30 min时,制得的废弃羽毛/EVA阻燃吸声复合材料,其吸声系数可达0.95,极限氧指数为32%,材料具有良好的阻燃性和吸声性能。

关键词：废弃羽毛阻燃性能复合材料吸声性能极限氧指数

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废弃羽毛降解及其综合利用

废弃羽毛降解及其综合利用

作者：龚一轩湖北大学

学位级别：硕士

羽毛是鸟类和禽类表皮细胞角质化的衍生物,其中蛋白质的含量高达90%。禽类及鸟类的大量消费产生羽毛废弃物。因羽毛中的角蛋白含大量二硫键,交联成复杂的三维网状结构,具有良好的稳定性和难溶性,在一般自然环境中很难将其降解。目前羽... 详细信息

羽毛是鸟类和禽类表皮细胞角质化的衍生物,其中蛋白质的含量高达90%。禽类及鸟类的大量消费产生羽毛废弃物。因羽毛中的角蛋白含大量二硫键,交联成复杂的三维网状结构,具有良好的稳定性和难溶性,在一般自然环境中很难将其降解。目前羽毛的降解并再利用的途径有物理降解法、化学降解法、酶降解法和微生物降解法。尽管物理、化学方法研究较早,但存在破坏氨基酸结构、产物单一以及产物稳定性差、适口感差等缺点。而目前羽毛降解用酶因为表达量低,生产成本过高,降解效率低等原因尚未工业化应用。利用微生物对废弃羽毛进行降解便成为一种较为合适的选择。已有很多报道,从羽毛腐烂物中分离到地衣芽孢杆菌降解羽毛,但是,环境中分离的地衣芽孢杆菌也需要做一系列的安全性评价,才能做为安全微生物用于生产,且发酵降解后,羽毛角蛋白大都转化成了没有再利用价值的菌体。本研究一方面将角蛋白酶基因插入pPICZα A多克隆位点,再将重组质粒电转入毕赤酵母,筛选高拷贝重组子并用甲醇诱导发酵,分泌表达角蛋白酶。但由于产酶单一且产量不高,发酵液上清液降解羽毛效果不理想;另一方面从市售的益生菌中筛选出能高效降解羽毛的地衣芽孢杆菌,该益生菌可调整菌群失调,具有独特的生物夺氧机制,能达到防病的目的,进而从羽毛的前处理,接种量,培养基的成分,发酵时间及产物成分多角度优化获得了羽毛的最佳降解工艺:将羽毛在0.02%NaOH溶液中加热处理15min,按10%的比例将种子液接种至优化的羽毛培养基中,在37℃,pH值自然条件下发酵。并用400L发酵罐对该工艺进行了中试放大实验,结果显示在放大实验中,由于溶氧充分,羽毛降解发酵周期为70h,产品中地衣芽孢杆菌全部呈芽孢状态,发酵液经后处理,制备成粉末状产品,菌体含量为4.7×1011CFU/g,粗蛋白含量为7.36%。本研究建立了一种利用益生菌高效降解羽毛获得菌肽新型饲料添加剂的方法。

关键词：毕赤酵母诱导表达生物降解废弃羽毛地衣芽孢杆菌家禽饲料

角蛋白降解菌Keratinibaculum paraultunense对废弃羽毛的发酵特性研究

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中国酿造 2018年第8期37卷 101-106页

作者：羊希李霞余康廖学品石碧四川大学轻纺与食品学院四川成都610065 四川大学皮革化学与工程教育部重点实验室四川成都610065 四川大学制革清洁技术国家工程实验室四川成都610065

采用角蛋白降解菌Keratinibaculum paraultunense厌氧发酵废弃羽毛,以全培养基、无机盐培养基和纯水培养基分别进行发酵,测定了发酵过程中角蛋白酶的酶活、羽毛的降解率、可溶性蛋白和游离氨基酸的含量。研究发现,羽轴比羽枝更难被降解... 详细信息

采用角蛋白降解菌Keratinibaculum paraultunense厌氧发酵废弃羽毛,以全培养基、无机盐培养基和纯水培养基分别进行发酵,测定了发酵过程中角蛋白酶的酶活、羽毛的降解率、可溶性蛋白和游离氨基酸的含量。研究发现,羽轴比羽枝更难被降解,但羽轴粉碎后,能达到同样的降解效果。采用无机盐培养基发酵时,主要降解产物是可溶性蛋白,含量可达0.93 mg/m L;而采用全培养基发酵时,主要发酵产物是角蛋白酶和游离氨基酸,当羽毛底物量提高到100 g/L,角蛋白酶的酶活高达11 179 U/m L。角蛋白降解菌K.paraultunense能快速高效地降解高浓度的废弃羽毛,可生产大量的可溶性蛋白和高活力的角蛋白酶。

关键词：废弃羽毛发酵培养基角蛋白酶可溶性蛋白游离氨基酸

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处理废弃羽毛的新工艺—膨化法

饲料研究 2000年第11期23卷 33-35页

作者：张晓辉王志民冯有善长春大学应用技术研究所吉林长春市130022

地衣芽孢杆菌-角蛋白酶联合降解羽毛体系的优化及产物应用

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福建农林大学学报（自然科学版） 2022年第6期51卷 827-834页

作者：张宝玉彭政张娟李江华江南大学生物工程学院江南大学工业生物技术教育部重点实验室/未来食品科学中心江南大学食品合成生物技术教育部工程研究中心江苏无锡214122

为了提高羽毛降解率,本研究拟开发一种重组角蛋白酶KerZ1和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)BBE11-1联合降解羽毛的体系.通过单因素和正交试验设计对B.licheniformis BBE11-1培养体系及其与角蛋白酶KerZ1的复配条件进行优化,并利... 详细信息

为了提高羽毛降解率,本研究拟开发一种重组角蛋白酶KerZ1和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)BBE11-1联合降解羽毛的体系.通过单因素和正交试验设计对B.licheniformis BBE11-1培养体系及其与角蛋白酶KerZ1的复配条件进行优化,并利用氨基酸分析仪测定水解液中的氨基酸含量.在温度40℃、pH 10、角蛋白酶活性50 kU·mL^(-1)、B.licheniformis BBE11-1接种量10%的条件下水解36 h,100 g·L^(-1)鸭毛的降解率达74.0%,分别较KerZ1和B.licheniformis BBE11-1单独降解提高了18.0%和15.0%,且水解液中总氨基酸含量为7472.33 mg·L^(-1);在温度40℃、pH 10、角蛋白酶活性30 kU·mL^(-1)、B.licheniformis BBE11-1接种量8%的条件下水解32 h,100 g·L^(-1)鸡毛的降解率为64.0%,分别比KerZ1和B.licheniformis BBE11-1单独降解提高了29.0%和28.5%,水解液中总氨基酸含量为5589.67 mg·L^(-1).另外,将水解液添加到培养基中可以显著提高菌株WB600-pP43NMK-ker的菌体密度和角蛋白酶活性.因此,B.licheniformis BBE11-1和角蛋白酶KerZ1联合可以高效降解羽毛,且羽毛水解液在微生物培养中极具应用潜力.

关键词：废弃羽毛地衣芽孢杆菌角蛋白酶协同作用降解率氨基酸

海洋来源羽毛降解菌株的筛选、鉴定及酶学性质研究

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应用海洋学学报 2022年第2期41卷 338-346页

作者：张红岩何瑾杨梦莹张妮王芳申乃坤广西高校微生物与植物资源利用重点实验室、广西多糖材料与改性重点实验室、广西民族大学海洋与生物技术学院广西南宁530006

微生物降解羽毛既可保护环境又能实现废物的资源化利用,具有显著的经济效益和社会效益。本研究从广西钦州港海鸭养殖淤泥筛选获得一株可高效降解羽毛的菌株Gxun-20,通过对该菌株形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列进行分析,以确... 详细信息

微生物降解羽毛既可保护环境又能实现废物的资源化利用,具有显著的经济效益和社会效益。本研究从广西钦州港海鸭养殖淤泥筛选获得一株可高效降解羽毛的菌株Gxun-20,通过对该菌株形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列进行分析,以确定菌株的分类,并对菌株产角蛋白酶的条件及酶学性质进行研究。结果表明:该菌为副短短芽孢杆菌(Brevibacillus parabrevis);菌株最适产酶条件为:温度34℃,初始pH 6.5,羽毛含量1.5%(质量分数),发酵48 h,角蛋白酶活性可达277.45 U/mL。菌株Gxun-20所分泌的角蛋白酶最适温度为50℃,且热稳定性较好,最适pH为7.5;金属离子Fe ^(3+)、Cu^(2+)、Co^(2+)、Fe^(2+)和Mn^(2+)对酶活性有显著抑制作用,而Ca^(2+)、Na^(+)对酶活性有明显促进作用;金属螯合剂乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)可显著抑制酶的活性,蛋白酶抑制剂苯甲基磺酰氟(pheny methyl sulfonyl fluoride,PMSF)可完全抑制酶活性,表明该蛋白酶的活性中心含有金属离子和丝氨酸;异丙醇可使酶活性提高至129.34%,酶活性在十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)、吐温40溶液中保持稳定;酶的底物特异性结果表明,该酶对羽毛类β-角蛋白及酪蛋白降解能力较好,而对牛血清蛋白、I型胶原及人发类α-角蛋白降解能力较弱。海洋来源的副短短芽孢杆菌Gxun-20及其所产角蛋白酶在废弃羽毛降解方面具有良好的应用价值。

关键词：海洋生物学角蛋白酶废弃羽毛副短短芽孢杆菌分离鉴定酶学性质

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微生物和酶法降解羽毛及其降解特性研究

微生物和酶法降解羽毛及其降解特性研究

作者：张宝玉江南大学

学位级别：硕士

禽肉加工业的蓬勃发展导致全世界范围内每年产生约几百万吨羽毛废弃物,废弃物的处理成为亟待解决的问题。相较于物理和化学处理方法伴随的高能耗、高污染等弊端,生物法降解羽毛具有环境友好、能耗低和水解产物营养价值高等优点。角蛋白... 详细信息

禽肉加工业的蓬勃发展导致全世界范围内每年产生约几百万吨羽毛废弃物,废弃物的处理成为亟待解决的问题。相较于物理和化学处理方法伴随的高能耗、高污染等弊端,生物法降解羽毛具有环境友好、能耗低和水解产物营养价值高等优点。角蛋白酶可以特异性地降解角蛋白,但是需要与还原剂协同作用才能实现对羽毛的高效降解,而二硫苏糖醇(DTT)、β-巯基乙醇和亚硫酸盐等还原剂通常具有毒性或导致水解产物盐分过高。天然的羽毛降解菌株因自身氧化还原代谢系统以及产角蛋白酶能力能够降解羽毛,但是降解效率低是其在工业应用中的主要障碍。为此,本研究以高活性角蛋白酶Ker Z1和Bacillus licheniformis BBE11-1为研究对象,优化了两者复配的体系来促进羽毛降解。另外,在Bacillus subtilis WB600中异源表达并优化了二硫键还原酶,通过Ker Z1和二硫键还原酶协同作用提升羽毛降解能力。主要研究结果包括:(1)联合降解羽毛体系的构建。基于Ker Z1和B.licheniformis BBE11-1单独降解羽毛分析,构建一种重组角蛋白酶和野生产酶菌株联合降解羽毛的体系。通过单因素和正交试验对B.licheniformis BBE11-1培养体系以及与角蛋白酶Ker Z1的复配条件进行优化。结果在40℃、p H 10.0、角蛋白酶活50 k U·m L、B.licheniformis BBE11-1接种量10%条件下水解36 h,对100 g·L鸭毛降解率达74%,较Ker Z1和B.licheniformis BBE11-1单独降解分别提高了18%和15%;在40℃、p H 10.0、角蛋白酶活30 k U·m L、B.licheniformis BBE11-1接种量8%条件下水解32 h,对100 g·L鸡毛降解率为64%,比Ker Z1和B.licheniformis BBE11-1单独降解分别提高了29%和28.5%。(2)二硫键还原酶的重组表达。将来源于B.subtilis 168的4种二硫键还原酶:烷基过氧化物还原酶(Ahp C)、二氢硫辛酸脱氢酶(DLD)、肽甲硫氨酸亚砜还原酶(Msr A)和硫氧还蛋白还原酶(Trx R)在B.subtilis WB600中成功胞外表达,比酶活分别是0.53 U·mg、1.69 U·mg、16.7 U·mg和2.06 U·mg;4种二硫键还原酶与Ker Z1复配均能促进角蛋白酶降解羽毛,其中,Msr A+Ker Z1复配降解羽毛时水解液中可溶性蛋白含量是Ker Z1单独水解时的3倍。(3)信号肽筛选提升二硫键还原酶活性。选取枯草芽孢杆菌内源12种信号肽进行筛选,其中Pel C、Npr E、Pho D、SPker、Ywb N、Yxk H信号肽,分别使Msr A胞外二硫键还原酶酶活提高1.4、1.8、2.0、2.2、2.6和4.2倍,Yxk H信号肽使其胞外分泌量显著提高。(4)二硫键还原酶重组表达菌株的发酵优化。对携带Yxk H信号肽的Msr A菌株(WB600-p P43NMK-mrs A)进行发酵优化。试验确定优化后的发酵培养基为1.5%可溶性淀粉、4%玉米浆、2%NHCl、0.2%NaHPO·12HO、0.1%KHPO、0.08%Ca,培养条件为初始p H 9.0、温度37℃、接种量5%,优化后二硫键还原酶酶活4.9 U·m L,提高了5倍,与Ker Z1复配羽毛降解率提高了11%。(5)羽毛水解产物的成分及应用潜力分析。使用高效液相色谱对水解液中可溶性蛋白、多肽分子量分布进行测定,鸭毛和鸡毛水解液中可溶性蛋白、多肽含量分别是5.6 g·L和3.2 g·L。采用氨基酸分析仪对羽毛水解液中氨基酸含量进行分析,100 g·L鸭毛和鸡毛水解液中总氨基酸含量分别为7472.33 mg·L和5589.67 mg·L。在LB成分基础上添加10%(v·v)羽毛水解液,WB600-p P43NMK-ker细胞密度较对照提高了2～2.4倍,角蛋白酶酶活提高了1.5倍;将10%羽毛水解液完全代替LB培养基中的碳氮源后,细胞密度和酶活较对照无显著差异。使用10%(v·v)羽毛水解液浇灌玉米种苗,三周后植株鲜重较对照提高了1.4～1.7倍。

关键词：废弃羽毛角蛋白酶二硫键还原酶表达优化协同降解