关于聚β-羟基丁酸酯PHB的研究

减小字体 增大字体 作者:高爽  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2012-07-30 14:41:54

  1、PHB的研究状况
  由于PHB具有人类需要的多种优良特性,因此PHB的应用和价值也越来越大,其远景已得到国际社会的广泛认可,成为国际开发热点。1925年,法国人Lemoigne首次从巨大芽抱杆菌(Baeillusme qatherium)细胞中发现PHB。并于1927年将它首次从细胞中分离提取出来,标志着关于PHB研究的开始。50年代早期对其溶解性及分子量进行了研究,60年代报道了X-射线结晶图像。1962年,W.R.Grace&Co.提出了生产、提纯PHB的第一份专利。1982年英国帝国化学公司(简称ICI,现名Zeneca Bioproducts Business)以葡萄糖为原料,应用真氧产碱杆菌(Alealigenes eutrophus)生产pHB,将其商业化,命名为Bi op ol,细胞内PHB的含量为40%~80%,优惠价格为16$/kg,年产数千吨。国际上除ICI外,美国、德国、韩国、奥地利等国都在广泛开展这类研究。主要集中于形成规模化生产和降低成本及二次开发应用研究。
  近些年来与PHB合成有关的微生物、生物化学、分子生物学以及PHB的物理化学性质的研究急剧增加,为其开发利用提供了理论依据。英国,韩国,日本处于领先地位。
  2、PHB的生产菌株
  微生物发酵生产是获得PHB的主要途径。聚β-羟基丁酸酯的生产工艺分发酵和后处理(提纯)两部分。PHB发酵流程:菌种→摇瓶培养→种子罐→主罐。发酵在技术上又分两步进行,第一阶段主要生产菌体;第二阶段主要积累PHB。PHB后处理流程为:
  发酵液→预处理→固液分离→细胞→PHB提取→PHB纯化→PHB
  目前已经发现的能产生PHB的原核微生物包括光能和化能自养及异养型,有60个属以上。如:养产碱杆菌、肥大产碱杆菌、固氮菌属、巨大芽孢杆菌、极端嗜盐菌、球形红杆菌以及红色红球菌等等,其中真养产碱杆菌是研究最多的PHB生产菌种。随着基因工程技术在PHB研发中的应用,转基因大肠杆菌目前也成为PHB生产的重要工程菌种。
  3、PHB的检测提纯方法
  PHB的检测方法主要有染色法、气相色谱检测法、分光光度法、重量测定法和1H-NMR检测法。其中最常用的是染色法、分光光度检测法和气相色谱检测法。
  染色法分为苏丹黑染色法和尼罗红染色法两种。其中苏丹黑染色法使用较多。尼罗红染色对PHB专一性较强,可使PHB与其他非PHB脂类化合物区分开。
  重量分析法最早是由M.lemofgne创立的。他将细胞干燥后,用氯仿抽提,通过重量改变来测定PHB。此法误差较大,后来又将此法加以改进,先将细胞冷冻真空干燥或用丙酮充分洗涤,再用氯仿或二氯甲烷抽提PHB,再加入己烷或乙醚使聚合物沉淀,分离后干燥称重测定PHB含量。
  气相色谱法是一种较新、较准确的PHB测定方法。该法的最大优点在于不需要将细胞内PHB高度纯化即可检测其PHB含量。这对于研究及生产都十分重要。但气相色谱法需要高纯度的PHB标准样品,还需要有价格昂贵的气相色谱仪。
  分光光度法是利用次氯酸盐将细胞消化后,通过分光光度法测定PHB所造成的浊度来测定PHB含量,也可以利用热浓硫酸将细胞中PHB转化为丁烯酸,通过波长235nm处的光吸收来检测PHB的含量。
  目前文献报道的从微生物细胞中分离提取PHB的方法包括有机溶剂萃取法、化学试剂法、机械破碎法和酶法。许旭萍等对球衣菌进行6种破壁方法进行研究,发现采用NaClO或SDS-NaClO混合处理提取PHB,都能够得到较高的提取率,但气相色谱分析结果显示后者提取获得的PHB纯度较高。而采用超声波处理、冻融法、氨法或表面活性剂法等破壁提取PHB,都难以得到较高的提取率。
  参考文献
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