聚3-羟基丁酸-3-羟基己酸酯的发酵和提取工艺改进

摘要

聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates, PHA)是细菌合成的一类生物聚酯材料。它具有生物可降解性和生物相容性,已经受到塑料行业和生物医学等领域的广泛关注和研究。PHA中的聚羟基丁酸羟基己酸酯(PHBHHx)是3-羟基丁酸(3HB)和3-羟基己酸(3HHx)的共聚酯。PHBHHx拥有很好的机械性能,较好的血液相容性,同时具有比聚乳酸( PLA)更好的生物相容性。但是由于PHBHHx的生产成本较高,使得它的应用受到限制。
　　决定 PHBHHx生产成本的因素主要有发酵成本和提取纯化成本。在本论文中,对于嗜水气单胞菌4AK4生产 PHBHHx的发酵方法和提取工艺进行了改进。在发酵的过程中,由于使用月桂酸作为碳源时,极易起泡,因此本实验通过降低发酵液的 pH值基本解决月桂酸起泡的问题,同时得到 pH为6.3的最佳发酵 pH值。在发酵前期增加氮源浓度来提高发酵液的营养水平,使得菌体在前期更好地生长增殖,提高菌体的密度。在发酵的后期停止氮源的供给,同时增加碳源的浓度,适当延长发酵时间,细胞干重和 PHA含量都能得到显著提高。细胞干重最高为65g/L,PHA含量最高达到58.4％,虽然两项参数距离工业化生产仍然有差距,但是对于最终实现工业化生产摸索了有价值的发酵方法。
　　本实验还针对 PHBHHx提取成本过高的问题,进行了一系列水相提取的探索实验。实验结果表明在含有表面活性剂的碱性溶液中,能够破碎菌体细胞,同时降解细胞碎片(蛋白质、核酸等),过滤提取得到 PHBHHx,证明了水相提取的可行性,同时获得提取的最适 pH值为12。提取过程中升高提取的温度,可以加速细胞碎片的降解,缩短提取时间。表面活性剂的浓度对于提取效率和产物 PHBHHx纯度影响很小。提高提取效率,降低成本的关键在于提高发酵液中菌体的 PHA含量,这样才能缩短提取时间,减少 PHBHHx的降解损失。

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第1章引言

1.1聚-3羟基丁酸-3羟基己酸共聚酯（PHBHHx)背景介绍

1.2 PHBHHx的工业生产

1.3 论文工作的目的和意义

第2章 实验材料与方法

2.1主要实验试剂与仪器

2.2主要实验操作方法

第3章 结果与讨论

3.1 PHBHHx的实验室发酵小试生产及其数据分析

3.2 PHBHHX中试生产数据及分析

第4章 结论

参考文献

致谢