產(chǎn)聚-β-羥基丁酸菌株篩選及發(fā)酵和提取工藝研究.pdf

1、聚-β-羥基丁酸(Poly-β-hydroxybutyrate，PHB)是微生物在碳、氮等營養(yǎng)失衡的條件下合成的碳源與能源的高分子儲(chǔ)存物（分子量50000-1000000）。作為微生物合成的可降解材料，PHB除了具有與化學(xué)合成高分子相似的理化性質(zhì)，還具有一般化學(xué)合成高分子所沒有的性質(zhì)如光學(xué)活性、低透氧性、抗紫外輻射、生物可降解性、生物相容性、壓電性和抗凝血性等，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。如在醫(yī)療領(lǐng)域，P

2、HB可以作為藥物基質(zhì)植入人體，以控制藥物的釋放，且最終降解產(chǎn)物為β-羥基丁酸，沒有任何毒副作用。
　　 本文從自然環(huán)境分離得到一株較高產(chǎn)PHB蘇云金芽孢桿菌菌株P(guān)X-95，通過培養(yǎng)基組分、培養(yǎng)條件優(yōu)化提高PHB產(chǎn)量;通過提取條件優(yōu)化提高PHB的提取效率，從而最大化PHB產(chǎn)量;最后實(shí)驗(yàn)中的提取物純化分析，判斷其結(jié)構(gòu)、純度等。
　　 首先，從浙江省各地（杭州、溫州、寧波、金華、紹興、麗水、臺(tái)州）采集的土壤（主要來源有玉米地、

3、番薯地、花生地等），分離篩選芽孢桿菌菌株188株。通過對PHB的定性和定量篩選等手段獲得較高產(chǎn)PHB菌株，同時(shí)進(jìn)行連續(xù)傳代培養(yǎng)以獲得PHB產(chǎn)量及遺傳性狀穩(wěn)定的目的菌株。
　　 其次，單因素法優(yōu)化培養(yǎng)基組分及培養(yǎng)條件。利用響應(yīng)面法研究對PHB產(chǎn)量影響較大的5個(gè)因素（初始pH、培養(yǎng)溫度、蔗糖濃度、蛋白胨濃度、總磷濃度）之間的交互關(guān)系以及最佳值。利用響應(yīng)面法建立回歸方程。通過計(jì)算獲得最優(yōu)發(fā)酵條件為:初始pH為7.44，培養(yǎng)溫度為30.

4、15℃，蔗糖濃度為51.31 g/L，蛋白胨濃度為21.06 g/L，總磷濃度為0.13 g/L。經(jīng)單因素及響應(yīng)面優(yōu)化后PX-95的PHB產(chǎn)量為8.934 g/L，為篩選時(shí)PHB產(chǎn)量(0.136 g/L)的66倍。
　　 然后，為了盡可能的使PHB產(chǎn)量最大化，還對提取工藝進(jìn)行了初步研究。主要從單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上再進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化提取條件。從單因素實(shí)驗(yàn)得出提取溫度、提取時(shí)間和提取物料比對PHB提取率影響較大。通過響應(yīng)面法優(yōu)化PHB提

5、取條件，得到一個(gè)二次多項(xiàng)式回歸模型(R2=0.9957)，模型失擬項(xiàng)不顯著(P=0.141＞0.05)，擬合度良好，這說明采用響應(yīng)面法得到的工藝參數(shù)較為可信。最終結(jié)果表明PHB的最佳提取條件:提取溫度為60.4℃、提取時(shí)間為2.2 h和提取物料比為40.5 mL/g，此時(shí)PHB提取率達(dá)87.31％。
　　 最后，將實(shí)驗(yàn)提取獲得的粉末狀或薄膜狀固體采用紫外吸收光譜(UV)、核磁共振(NMR)等手段進(jìn)行了分析，并與標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行比較。紫