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1、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
2、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
3、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 pPICZaA-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-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
4、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1
5、1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
6、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SBP1
7、52135、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
8、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ZL201210140340,52014-1 0-081493086四川农业 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ZL201310557807,02016-0 3-091978180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201510525389.62017-11-102692074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201410130287.X2015-07-011710657济
9、南百斯 杰生物工 程有限公 司吴秀玉、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201310691583,22015-0 8-051742474四川农业 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ZL201520644944,22015-12-304896652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ZL201520644697.62015-12-304902732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
10、用夹袋子 装置中国ZL201520 644543 .72015-12-304893398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ZL201520644923.02015-12-304889836济南百斯 杰生物工 程有限公 司郭芳坤、 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贝献：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，
11、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
12、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贝献：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
13、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。姓名宋迪排名 7行政职务经理技术职称高级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。参与了饲用角 蛋白产品的产业化生产和成果的示范推广。姓名黄志清排名 8行政职务技术职称研究员工作单位四川农业大学完成单位四
14、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，参与了项目的研究工作，创新点1-2的主要贡献者。参与了研究方案的制定，参与 了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。七、主要完成单位及创新推广贡献(1) 四川农业大学作为项目主持单位，负责项目总体设计及组织、实施，贡献如下：构建了具有潜在应用价值的高效角蛋 白酶基因工程菌株；并定向了突变角蛋白酶基因，提高了重组蛋白酶的表达水平和热稳定性；探明了重组酶 的结构、性质和功效；研究了饲用角蛋白酶在动物生产中的应用效果，建立了相关应用技术，发表了学术论 文2篇，获授权国家发明专利2件；组织了成果推广应用、技术人员培训和指导。(2) 济南百斯杰生物工程有限公司作为项目的主要完成单位之一，与项目主持单位在科学研究上有着长期的合作关系，对项目的技术创新 和主要贡献如下：参与了高效角蛋白酶基因工程菌株的构建；参与了角蛋白酶基因的定向突变，提高了重组 蛋白酶的表达水平和热稳定性；主导了角蛋白酶规模化生产工艺参数的优化；负责了饲用角蛋白产品的产业 化生产和成果的示范推广。(4)雏鹰农牧集团股份有限公司雏鹰农牧集团股份有限公司是我国饲料生产、养殖和精深加工一条龙的龙头企业，A股上市公司。作为 项目的主要完成单位之一，与项目主持单位有着长期的技术合作关系，对项目的技术创新和贡献如
