[发明专利]一种高效产PHB的新型光催化发酵系统

说明书

本发明涉及一种高效产PHB的新型光催化发酵系统，包括一个带搅拌装置的发酵罐，含Ralstonia eutropha DSM 428和光催化剂的发酵液置于发酵罐中，发酵罐上方有5个管孔，其中一个管孔连接空气泵通入无菌洁净空气，一个管孔用作出料口连接产物罐，其余三个管孔为气压平衡口，其中一个气压平衡口在补料时用作进料口通入补料液，所述发酵罐置于恒温箱在光照条件下进行光催化发酵。本发明发酵系统相比传统发酵更节约能源，产率更高，速率更快，降低PHB生产成本，制备过程清洁、无污染。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种高效产PHB的新型光催化发酵系统。

背景技术

聚β-羟基丁酸酯(PHB)作为一种可降解塑料，具有低透氧性、抗紫外辐射、生物相容性、压电性和抗凝血性等，在自然环境中能被彻底分解为CO₂和H₂O。因此，PHB可用于制造易降解且无毒的化工塑料与医用塑料制品以减少白色污染，在工业、农业、环保、食品、医药等领域具有十分广阔的应用前景。

目前，PHB的生产成本较高，且需求量大，价格一直居高不下。因此，如何在量产PHB的同时降低成本成了一个难题。R.eutropha作为合成PHB的典型菌种，产生PHB的量占细胞干重高达80％，研究R.eutropha发酵产PHB的方法对于量产PHB具有极大的研究意义，目前采用一般的发酵方法仍然存在发酵时间过长，产量过低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种高效产PHB的新型光催化发酵系统。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种高效产PHB的新型光催化发酵系统，包括一个带搅拌装置的发酵罐，含Ralstonia eutropha DSM 428和光催化剂的发酵液置于发酵罐中，发酵罐上方有5个管孔，其中一个管孔连接空气泵通入无菌洁净空气(空气经孔径50微米的滤头过滤得到)，一个管孔用作出料口连接产物罐，其余三个管孔为气压平衡口，其中一个气压平衡口在补料时用作进料口通入补料液，所述发酵罐置于恒温箱在光照条件下进行光催化发酵。

按上述方案，所述含Ralstonia eutropha DSM 428和光催化剂的发酵液中光催化剂浓度为1～10g/L，所述光催化剂为CdS或CdS/Cd(OH)₂光催化剂。

按上述方案，所述补料液为基础培养基，其中果糖浓度为30～50g/L，基础培养基中主要化合物的种类及浓度如下表1所示：

表1基础培养基的化合物种类和浓度

其中微量元素溶液中主要组分及浓度为：FeSO₄·7H₂O 15g/L，MnSO₄·H₂O 2.4g/L，ZnSO₄·7H₂O 2.4g/L，CuSO₄·5H₂O 0.48g/L，HCl 0.1M。

按上述方案，通入补料液的速率与出料口排出速率相同，补料速率为100～200微升/分钟。在发酵过程中以一定的速度向反应器中添加新鲜培养基，即同时以相同的速度排出培养液，因而反应器内的液量维持稳定溶液不断更新，从而实现持续发酵。这种持续发酵的方式使微生物细胞的生长速度、代谢活性处于恒定状态，能够达到稳定高速培养微生物、产生大量代谢产物的目的。

按上述方案，所述恒温箱内温度为28～32℃；光照强度为3600～4200lux。

按上述方案，所述发酵罐内压力为0.9～1.1个大气压。

本发明还包括利用上述新型光催化发酵系统生产PHB的方法，具体步骤如下：