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《汕头大学》 2011年
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聚3-羟基丁酸-3-羟基己酸酯的发酵和提取工艺改进

张晓军  
【摘要】:聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates, PHA)是细菌合成的一类生物聚酯材料。它具有生物可降解性和生物相容性,已经受到塑料行业和生物医学等领域的广泛关注和研究。PHA中的聚羟基丁酸羟基己酸酯(PHBHHx)是3-羟基丁酸(3HB)和3-羟基己酸(3HHx)的共聚酯。PHBHHx拥有很好的机械性能,较好的血液相容性,同时具有比聚乳酸( PLA)更好的生物相容性。但是由于PHBHHx的生产成本较高,使得它的应用受到限制。 决定PHBHHx生产成本的因素主要有发酵成本和提取纯化成本。在本论文中,对于嗜水气单胞菌4AK4生产PHBHHx的发酵方法和提取工艺进行了改进。在发酵的过程中,由于使用月桂酸作为碳源时,极易起泡,因此本实验通过降低发酵液的pH值基本解决月桂酸起泡的问题,同时得到pH为6.3的最佳发酵pH值。在发酵前期增加氮源浓度来提高发酵液的营养水平,使得菌体在前期更好地生长增殖,提高菌体的密度。在发酵的后期停止氮源的供给,同时增加碳源的浓度,适当延长发酵时间,细胞干重和PHA含量都能得到显著提高。细胞干重最高为65g/L,PHA含量最高达到58.4%,虽然两项参数距离工业化生产仍然有差距,但是对于最终实现工业化生产摸索了有价值的发酵方法。 本实验还针对PHBHHx提取成本过高的问题,进行了一系列水相提取的探索实验。实验结果表明在含有表面活性剂的碱性溶液中,能够破碎菌体细胞,同时降解细胞碎片(蛋白质、核酸等),过滤提取得到PHBHHx,证明了水相提取的可行性,同时获得提取的最适pH值为12。提取过程中升高提取的温度,可以加速细胞碎片的降解,缩短提取时间。表面活性剂的浓度对于提取效率和产物PHBHHx纯度影响很小。提高提取效率,降低成本的关键在于提高发酵液中菌体的PHA含量,这样才能缩短提取时间,减少PHBHHx的降解损失。
【学位授予单位】:汕头大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ320.7;TQ920.6

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