聚羟基丁酸酯（PHB）生物循环降解的研究

论文摘要

聚羟基烷酸酯（PHA）是由微生物生产的生物聚酯。聚羟基丁酸酯（PHB）是PHA的一种,它具有类似热塑性塑料和聚丙烯的性质,还具有生物可降解性和生物相容性。目前聚羟基丁酸酯（PHB）解聚酶的生产已成为焦点,但是将其应用到PHB的循环利用方面还未见报导。本论文的主要目的是为PHB的循环利用做基础研究。具体的工作将从三方面着手:一方面是利用菌株降解PHB,直接探索降解产物3-羟基丁酸的高产条件;另一方面是利用菌株发酵获得PHB解聚酶降解PHB,通过探索最佳产酶条件和酶最适反应条件等,获得最高的酶产量和酶活性,最终计算两种途径3-羟基丁酸的得率,比较两种循环利用PHB的方式。主要结果如下:1.利用DSWY0601菌株降解PHB门多萨假单胞菌（Pseudomonas mendocina） DSWY0601菌株在以PHB为唯一碳源的培养基中生长正常,说明该菌株可分泌PHB解聚酶降解PHB作为碳源利用,利用质谱分析培养液成分得知降解产物含有3-羟基丁酸。研究表明不同的培养时间、初始pH、碳含量、和接种量对3-羟基丁酸的产量影响较大。设计正交试验测得PHB单体高产条件为:培养时间为24h,初始pH为6,碳含量为0.6g/100ml,接种量为3ml/100ml。2.利用PHB解聚酶降解PHB菌株DSWY0601的最佳产酶条件是:培养时间24h、初始pH值为7、碳含量为0.3g/100ml、接种量为1ml/100ml。酶最适反应条件为:最适反应时间为7min,最适反应温度为40℃,门多萨假单胞菌所分泌的PHB解聚酶在10℃-40℃保温5h酶活力没有大幅度的改变,表现出较高的稳定性,最适反应pH值为7.5,在pH值为6.5-8.5范围内,表现出较高的稳定性。3.3-羟基丁酸的收率PHB解聚酶降解PHB粉末产3-羟基丁酸的实际收率为24.2%,用DSWY0601菌株降解PHB粉末产3-羟基丁酸的收率为45.4%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1. 可降解塑料的种类
• 1.1 光降解塑料
• 1.2 化学降解塑料
• 1.3 生物降解塑料
• 1.4 组合型降解塑料
• 2. 聚β-羟基丁酸酯（PHB）简介
• 2.1 PHA 的结构
• 2.2 PHB 的性质
• 2.3 PHB 的生理功能
• 2.4 PHB 的应用
• 2.5 PHB 的代谢途径与调控
• 2.6 PHB 的主要生产途径
• 2.7 PHB 的降解
• 3.PHB 降解产物3-羟基丁酸
• 3.1 3-羟基丁酸的性质
• 3.2 3-羟基丁酸的用途
• 4. 本论文工作目的
• 一、实验材料和方法
• 1. 利用微生物菌体降解PHB
• 1.1 菌株来源
• 1.2 聚β-羟基丁酸酯（PHB）
• 1.3 3-羟基丁酸
• 1.4 培养基（w/v）
• 1.5 降解产物的测定
• 1.6 发酵液样品处理方法
• 1.7 液相色谱方法
• 1.8 单体高产的单因素条件测定
• 1.9 正交试验优化生产单体的培养基
• 2. 利用PHB 解聚酶降解PHB
• 2.1 粗酶液及酶粉的制备
• 2.2 酶活力的测定方法
• 2.3 DSWY0601 菌株最佳产酶条件的测定
• 2.4 粗酶最适反应条件测定
• 2.5 实验仪器
• 二、结果与分析
• 1. 利用微生物菌体在发酵过程中降解PHB 获得单体3-羟基丁酸
• 1.1 降解产物的测定
• 1.2 3-羟基丁酸标准样品色谱图
• 1.3 3-羟基丁酸标准曲线的测定
• 1.4 最佳培养条件单因素实验
• 1.5 正交试验优化生产单体的培养条件
• 2. 利用PHB 解聚酶降解PHB 获得单体3-羟基丁酸
• 2.1 DSWY0601 菌株最佳产酶条件的测定
• 2.2 粗酶的制备及收率
• 2.3 粗酶最适反应条件的测定
• 3. 3-羟基丁酸收率的计算
• 3.1 菌株DSWY0601 降解PHB 时3-羟基丁酸的收率
• 3.2 粗酶降解PHB 时3-羟基丁酸的收率
• 讨论
• 结论
• 参考文献
• 致谢