角质酶KerD21的定向进化改造及其在羽毛粉发酵饲料中的应用研究

为解决家禽副产物羽毛利用率低的问题，来自某研究团队的研究人员针对铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)角质酶KerD21开展定向进化研究。通过建立枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)高通量单细胞筛选体系，获得活性提升180.17±4.24%的突变体KerD21-D124N A126E(130.93±3.52 U mL?1)，在乳酸菌发酵饲料体系中使羽毛粉小肽含量从3.35±0.22%显著提升至15.82±0.07%，为羽毛资源化利用提供新方案。

　　

这项研究开创性地建立了基于枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)表达系统的高通量单细胞筛选平台，用于改造铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)来源的角质酶(keratinase)KerD21。角质酶作为特异性降解角蛋白(keratin)的蛋白酶，其野生型活性常难以满足实际应用需求。

研究团队首先针对活性位点进行定点突变，成功提升了酶的耐酸性但未增强活性。通过定向进化技术，最终获得四个活性突变体，其中双突变体KerD21-D124N A126E表现最为突出，酶活达到130.93±3.52 U mL^?1，较野生型提升180.17±4.24%。在乳酸菌发酵饲料体系的实际应用中，该突变体展现出卓越的羽毛降解能力——经7天发酵后，羽毛粉中的小肽含量从初始的3.35±0.22%跃升至15.82±0.07%。

这项研究不仅开发了高效的角质酶改造技术路线，更为家禽加工副产物羽毛的高值化利用提供了创新解决方案，对促进农业废弃物资源化利用具有重要意义。