[发明专利]一种用于生产PHA的新型发酵培养基及其应用

说明书

技术领域

本发明属于微生物和生物材料领域。具体的涉及一种采用不同浓度梯度的甘油和乙酰丙酸作为混合发酵碳源，发酵培养假单胞菌产PHB-PHV共聚物。

背景技术

近年来，能源紧缺的问题日趋严峻，国际油价一路攀升，促使世界各国积极研发可再生能源替代传统能源，生物柴油由于化学性质与石化柴油相似，同时又具有低污染、可再生、安全性好等优点，作为一种极有前景的可再生生物能源，生物柴油受到全世界学术界和产业界的普遍关注。然而在生产生物柴油的过程中，会产生大量的副产物甘油，每生产9kg生物柴油，约产生1kg粗甘油，仅美国2011年就产生3百多万吨副产物。目前，我国生物柴油企业的副产物同样基本都没有进行有效的开发利用。未来几年，包括我国在内的全球生物柴油产业都将迅速发展，副产物问题必将日益严重。副产物问题不解决，必将制约生物柴油产业的长期、稳定、可持续发展。如何解决副产物问题并实现高附加值利用正成为国际生物学、化学、环境科学等领域研究的前沿和热点。

聚羟基饱和脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoate,PHA)是一种细胞在碳氮源不平衡条件下产生的能源储藏物，可以被许多种细菌合成。因具有热塑性、弹性及生物可降解性、生物相容性、憎水性、气体阻隔性、压电性、非线性光学活性和由不同官能团所带来的独特性质，而被应用于可降解塑料、缓释材料、组织工程材料(可植入人体的生物材料)、光电材料等。

通常，根据其单体组成不同，PHA分为三类：第一类是短链PHA，其单体由3-5个碳原子组成，例如，PHV和PHB；第二类是中长链PHA，通常由6-14个的碳原子构成，比如，PHBHHx、PHD、PHO、PHDD；第三类由中长链和短链的单体组成的混合PHA，如PHB-HHx。根据单体结构和含量的不同，PHA的性能可以从坚硬到柔软到弹性变化。

微生物合成的P(3HB)的分子质量约是1×10⁴-3×10⁶g/mol，它的分散度大约为2。P(3HB)理化性质，比如：熔点、玻璃化温度，以及其机械性能，与聚丙烯相比较而言，P(3HB)比较脆、硬。PHV与PHB组成的PHB-co-PHV，它的可加工性以及其物理性能与PHB相比，有了很大的提高，这就意味着，这种共聚物的应用前景会更为广泛。

目前，生产PHA主要通过微生物发酵。假单胞菌是生产PHA的优良菌株，当前，生产成本高和产率低的问题一直制约着PHA的广泛应用。而决定微生物合成PHA费用居高不下的主要因素之一是底物，即用于生产PHA的碳源，可占到总成本的28-50％。因此选择较为便宜的碳源作为底物一直是从事PHA研究的科学家们考虑的首要问题之一。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种改变假单胞菌产PHA的组分和含量，同时解决生物柴油副产物带来的污染和浪费问题的一种新型发酵培养基。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于生产PHA的新型发酵培养基，所述的发酵培养基以甘油和/或乙酰丙酸作为碳源。

上述的一种用于生产PHA的新型发酵培养基，所述的发酵培养基由组分I、组分II、组分III和组分IV组成。

所述的组分I组成为：Na₂HPO₄·12H₂O180g/L，KH₂PO₄30g/L，加水至1L。

所述的组分II组成为：(NH₄)₂SO₄1g/L，MgSO₄·7H₂O0.41g/L，按重量百分比含有甘油0-1％，按重量百分比含有乙酰丙酸0-1％，加水至1L。

所述的组分III组成为：Fe(III)-NH₄-Citrate5g/L，CaCl₂·2H₂O2g/L，加水至1L。