第七章生物可降解塑料.ppt

另外，共聚体中HB/HV单体比例依赖于流加过程中糖/丙酸或者丁酸/戊酸的比例，且基质流加速率应小于其最大可能的利用速率，以避免对细胞有毒性的基质的积累，确保产生的共聚物具有恒定的HB/HV比例。第62页，共95页，星期日，2025年，2月5日第四节PHAs的提取PHB的提取涉及到两个方面的问题：一是方法的合理性，主要表现在提取率、产物的纯度，提取过程是否对PHB的结构产生影响，以及是否方便操作，预后处理是否复杂、环境是否污染等方面。二是过程的经济性，表现在提取的材料的费用、能量的消耗和设备的投资等。第63页，共95页，星期日，2025年，2月5日四、PHAs的提取技术有机溶剂法次氯酸钠提取法酶法表面活性剂-次氯酸钠法其他方法第64页，共95页，星期日，2025年，2月5日1.有机溶剂法对于由真养产碱杆菌(Ralstoniaeutropha)生产PHB，研究初期通常采用的提取方法是有机溶剂法。包括:氯仿、二氯乙烷、1,1,2—三氯乙烷、乙酸酐、碳酸乙烯酯及碳酸丙烯酯等。原理：有机溶剂一方面能改变细胞壁和膜的通透性，另一方面能使PHB溶解到溶剂中，而非PHB的细胞物质(NPCM)不能溶解，从而将PHB与其它物质分离开来。具体操作步骤如图7-5所示。第65页，共95页，星期日，2025年，2月5日图7-5有机溶剂提取PHB的过程示意图第66页，共95页，星期日，2025年，2月5日(1)当溶剂中含有超过5%(w/v)的PHB时，溶液变得很粘，要去掉细胞的残余物就变得很困难；(2)提取率难以达到很高；(3)使用大量的有机溶剂；(4)造成严重环境污染，操作不便。优点：引起PHB的降解非常小，得到PHB的纯度非常高。因此，用有机溶剂提取PHB通常作为一种实验室方法。有机溶剂的方法的缺点第67页，共95页，星期日，2025年，2月5日二合成PHAs的主要基质1糖质碳源2甲醇3气体（H2、CO2、O2）4烷烃及其衍生物第30页，共95页，星期日，2025年，2月5日1糖质碳源葡萄糖A.eutrophus的变异株利用葡萄糖已用于工业生产PHB。Kim等人采用细胞密度培养的方法，50h细胞浓度达164g/L，干细胞中PHB含76％，PHB生产强度为2.42g/(L.h)是目前世界上已报道的最高记录.第31页，共95页，星期日，2025年，2月5日重组E.coli利用丰富酵母膏、蛋白胨的葡萄糖培养基培养，42h细胞浓度达117g/L，PHB占细胞干重76％，PHB生产强度2.11g/(L.h)降低成本，用合成培养基培养35h，细胞浓度为71.4g/L，PHB干重22.8％。即在合成培养基上不能大量积累PHB（乙酰CoA不足）。在合成培养基上加有机氮源，改进方法，细胞浓度达116g/L，PHB干重达62.2％。第32页，共95页，星期日，2025年，2月5日蔗糖和糖蜜带有稳定高拷贝数的pSYL104质粒的重组E.coli能利用蔗糖生产PHB。在含蔗糖的合成培养基中采用恒定pH的分批补料方式培养48h，细胞浓度达124.6g/L,PHB浓度34.3g/L。加有机氮可以改善。利用糖蜜原料有困难：杂质多，PHB难积累。需精制后使用。第33页，共95页，星期日，2025年，2月5日2、甲醇甲醇是最便宜的基质之一，ICI拥有生产甲醇单细胞蛋白的技术经验，曾考虑用甲醇作基质生产PHB。甲醇菌积累PHB含量不高，PHB回收成本大，获得的PHB的分子量较小，故放弃该路线。但可以作为寻求新的菌种和开发更有效的培养方法的途径。第34页，共95页，星期日，2025年，2月5日第35页，共95页，星期日，2025年，2月5日3、气体H2/CO2/O2真养产碱杆菌等一些爆鸣气细菌能利用H2/CO2/O2产生PHB，其中H2作为能源，CO2是碳源。以H2作为基质按其价格和产率而言(见表1)在经济上是划算的，且H2又是一种干净的可再生资源。可以同时解决两个严重的环境污染问题：温室效应及废弃的非降解塑料对生态环境的危害。安全性问题：解决混合气体爆鸣的安全问题和气体的循环利用问题。控制基质气相中氧的浓度低于气体爆炸的下限(6.9%)是安全的。第36页，共95页，星期日，2025年，2月5日4、烷烃及其衍生物假单胞菌能利用中等链长的烷烃或其衍生物醇、酸等产生中等链长羟基烷酸的共聚物(PHAMCL)，共聚物中单体的组成与基质碳架的长度有关。以辛烷作基质连续培养食油假单胞菌(P.oleovorans)，稳定态细胞浓度11.6g/l，PHA的生产强度为0.58g/L·h，第37页，共95页，星期日，2025年，2月5