极端嗜盐菌XMQ19菌株发酵生产聚羟基烷酸酯（PHA）的提取工艺研究

论文摘要

本文对极端嗜盐菌(Halobacterium sp)XMQ19菌株生产PHA的下游提取工艺及试验提取物PHA的主要理化性质进行了研究,主要包括:发酵液的预处理工艺、PHA的溶剂萃取、PHA的水相直接提取、提取物的热熔性质和热分解性质的测定等试验。主要试验结果如下:1.经紫外扫描试验表明本菌种中的PHA经硫酸消化后产物的最大紫外吸收波长为234nm,标准曲线表明在该波长下样品的浓度与紫外吸光值大小具有良好的线性关系。2.利用絮凝剂提高细胞回收效率:将发酵液稀释1/2倍体积后,向其中加入0.2%的絮凝剂ZnSO4,然后调整发酵液pH值至8.0,用离心机4000r/min离心30min,湿细胞收率可达到96.25%。3.采用正交试验对氯仿萃取法提取发酵产物中PHA的工艺条件进行了优化。氯仿最佳萃取条件为:氯仿用量为25ml/g干细胞,在45℃下萃取90min,然后浓缩萃取液约至1/10体积,回收氯仿,收集产物。PHA提取率可达89.34%、纯度98.56%、分子量可达7.8×10~5。4.建立了简易、经济、环保的水相中直接提取PHA的分离纯化工艺。即初步纯化时调节pH值为3.0,在60℃下,向37.5g/L(湿细胞/水)的细胞悬浮液液中加入0.1%(w/v)的去垢剂,然后搅拌,再4000r/min离心20min收集沉淀;进一步纯化时,加水使沉淀再悬,体积达到50g/L(初湿细胞量/水),再调节pH值为5.0,在40℃下,加入0.15%SDS和2.0%NaClO,然后搅拌,最后4000r/min离心20min收集产物。PHA的提取率可达75.64%,纯度94.66%,分子量可达7.3×10~5。5.氯仿萃取和水相提取的试验产物PHA的DSC和TGA试验结果表明:两种工艺得到的PHA的熔点均在135℃左右,分解温度均在290℃左右。产物的熔点与其分解温度相差很大,材料便于加工成型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1.前言
• 1.1 产生PHAs的微生物
• 1.2 PHA的分类、理化性质及生理作用
• 1.2.1 PHA的分类
• 1.2.2 PHA的理化性质
• 1.2.3 PHA的生理作用
• 1.3 PHA的分离提取方法
• 1.3.1 有机溶剂法
• 1.3.2 酶法
• 1.3.3 水相分离法
• 1.3.4 机械破碎法
• 1.3.5 基因工程方法
• 1.4 PHAs的检测
• 1.4.1 染色法及流式细胞光度和荧光分光光度法
• 1.4.2 重量分析法
• 1.4.3 次氯酸钠水解比浊法
• 1.4.4 紫外光谱法
• 1.4.5 气相色谱法
• 1.4.6 高效液相色谱法
• 1.4.7 核磁共振法（NMR）
• 1.4.8 傅立叶变换红外光谱技术（FT-IR）
• 1.5 PHA的应用现状与前景
• 1.6 本课题研究的前景与目的
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 菌种来源及其保藏
• 2.1.2 培养基及培养方法
• 2.1.3 主要试剂及仪器
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 PHA的提取纯化技术路线
• 2.2.2 PHA定量分析方法
• 2.2.3 PHA产品加工性能的测定
• 2.2.4 细胞的收集
• 2.2.5 PHA的提取方法
• 3 结果与分析
• 3.1 PHA的紫外吸收标准曲线
• 3.1.1 PHA的最大紫外吸收波长
• 3.1.2 PHA在234nm处吸收的标准曲线
• 3.2.发酵液的预处理
• 3.2.1 发酵液预处理条件优化
• 3.2.2 发酵液预处理试验小结
• 3.3 PHA提取工艺的研究结果
• 3.3.1 有机溶剂萃取试验结果
• 3.3.2 PHA的水相分离提取试验结果
• 3.4 两种提取工艺的综合比较
• 3.5 本试验所提取的PHA的主要理化性质测试结果
• 3.5.1 PHA热熔性质的研究——示差扫描量热法（DSC）
• 3.5.2 PHA的分解状况研究——热重分析法（TGA）
• 3.5.3 成型工艺温度的预测
• 4 总结与讨论
• 参考文献
• 致谢