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《山东科技大学》 2010年
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聚β-羟基丁酸酯高产菌株的选育及发酵和提取工艺研究

季爱云  
【摘要】:聚β-羟基丁酸酯(PHB)是微生物在营养失衡的条件下贮存的内源性高分子聚合物,除具有与化学合成塑料相似的性质外,还具有生物相容性和生物可降解性,故可作为生物可降解塑料的原料。在“白色污染”日益严重的今天,由微生物发酵法生产PHB成为国内外研究的热点。 通过尼罗蓝平板荧光法,结合苏丹黑染色法,从污水中初筛到PHB产生菌。摇瓶发酵复筛,13号菌产PHB能力较强,PHB产量为0.57g/L,将其作为进一步研究的出发菌株。 对13号菌株的细胞形态、培养特征、生理生化特征以及对各种碳源和氮源的利用情况进行了研究,根据《伯杰细菌鉴定手册》初步鉴定菌株为动胶菌属(Zoogloea itzigohn),将其命名为Z-13。 对Z-13进行紫外诱变育种:紫外灯功率12W,垂直照射距离10cm,照射时间110s。在产PHB能力显著提高的突变菌中,14号菌遗传稳定性最佳,命名为uZ-14。uZ-14的PHB产量为0.78g/L,比诱变前提高了36.84%,将其作为发酵条件研究的菌株。 对uZ-14产PHB发酵培养条件优化结果表明,最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为硫酸铵。最佳发酵培养基(g/L):葡萄糖10,MgSO4·7H2O 0.2, K2HPO4 1.5, Na2HPO4·12H2O 1.8, (NH4)2SO4 0.2, CaCl2·2H2O 0.01,微量元素溶液1ml。最佳发酵条件为:装液量30ml/250ml三角瓶,pH7.2,30℃,接种量3%,15Or/min振荡培养48h,PHB产量达到1.08g/L,比优化前提高38.46%。 对发酵后菌体的PHB提取方法进行了研究,SDS/NaClO-氯仿提取PHB效果最佳,菌体干重/SDS溶液(w/v)1%,30℃处理20min(SDS溶液浓度4g/L),离心取沉淀,加入与SDS溶液相同体积的NaClO溶液(活性氯浓度为2.84%,pH为12),30℃处理20min,离心取沉淀,氯仿抽提后PHB含量可达40.25%,分子量为1206205,在获得较高的PHB提取率的同时又避免了PHB的降解。 提取所得样品经紫外光谱、红外光谱和气相色谱等手段进行了定性分析,结果表明,经微生物法发酵所得的样品与PHB标准品一致,可作为原料用于生产生物可降解塑料。
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