[发明专利]一种高价值聚羟基脂肪酸酯的制备方法

说明书

本发明涉及一种高价值聚羟基脂肪酸酯的制备方法，将驯化的混合污泥、含有碳源、氮源、磷源的矿物盐培养基投入反应器，加入缓冲液使pH值维持在7以上，加入苯酚与氯酚后，不间断的进行曝气和搅拌，合成PHA。与现有技术相比，本发明通过在底物碳源中加入少量有毒氯酚，促使细胞在PHB之外又合成了PHV，聚合物单体的碳链变长，产物的韧性、延展性得到提升，产品的价值提高。

技术领域

本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及一种高价值聚羟基脂肪酸酯的制备方法。

背景技术

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一类微生物细胞内合成的聚合物，可作为碳源或能源储备物供细胞生存生长所用。它与传统的塑料有着相似的材料与机械性能，能够广泛应用于多种场景。同时，PHA还具有良好的生物兼容性和生物降解性，对环境更为友好。PHA根据其单体的不同可以做以下分类：单体含3-5个碳原子称为短链PHA，如3-羟基丁酸酯(3HB)，3-羟基丙酸酯(3HP)，3-羟基戊酸酯(3HV)；单体含6-14个碳原子称为中链PHA，如3-羟基己酸酯(3HHx)，3-羟基癸酸酯(3HD)，3-羟基十二烷酸酯(3HDD)，3-羟基十四烷酸酯(3HTD)；单体含15个及以上碳原子称为长链PHA。短链PHA具有较高的脆性、硬度和较差的拉伸强度，而中长链PHA具有更好的柔韧性，热塑性和弹性。不同链长、聚合方式、聚合度的PHA也具有不同的材料性能，适应不同的需求。

PHB(poly-β-hydroxybutyrate，聚-β-羟基丁酸脂)是最先被研究的PHA，其熔点在170-180℃之间，与其分解温度较为接近，因此材料的热处理温度范围相对较小。这些特点也影响到PHB在加工处理过程中的刚度和脆性，从而限制其工业应用(Samira et al.,2016)。PHBV是包含3-羟基戊酸酯(3HV)单元的PHB共聚物，有研究报告称，随着3HV含量的增加，聚合物抗冲击性、韧性和生物聚合物的柔韧性也会增加，从而使生物聚合物与传统塑料更为接近(Antipov et al.,2006)。

PHA的合成可以使用各种碳源，如葡萄糖、蔗糖、乙酸等，这些物质经过一定的预处理后，形成PHA合成前驱体——各种短链脂肪酸，然后进一步合成PHA长链分子。芳香族化合物也可用于合成PHA，但由于大多数芳香族化合物存在一定程度的生物毒性，这方面相关的研究还相对较少。到目前为止，只有少数几项使用最简单的酚类物质——苯酚为原料、配合纯种菌进行的研究，结果发现均合成了单一产物PHB(Maskow and Babel,2000,Chen etal.,2018,Nair et al.,2009,Reddy et al.,2015)。

现有技术已经驯化出能够将高浓度苯酚转化成胞内PHA的混合污泥，如专利CN105907806A公开了使用有毒工业污染物苯酚制备聚羟基脂肪酸酯的方法，使用城市污水处理厂的剩余活性污泥作为接种物，对该活性污泥经过驯化，使其完全适应高苯酚浓度，将此浓度的苯酚在短时间内完全降解完毕；将此浓缩污泥与氮、磷、钙、镁、铁等营养液混合，形成反应混合液；加入苯酚，即开始细胞生长和PHA积累。

如能通过某些手段改变产物的单体结构，如增加单体的碳链长度，所得聚合物将会有更好的热力学性能，便可以得到更具有应用价值的产品，扩大其应用范围。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种高价值聚羟基脂肪酸酯的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高价值聚羟基脂肪酸酯的制备方法，将驯化的混合污泥、含有碳源、氮源、磷源的矿物盐培养基投入反应器，加入缓冲液使pH值维持在7以上，加入苯酚与氯酚后，不间断的进行曝气和搅拌，合成PHA。

进一步地，所述的氯酚包括2-氯酚、3-氯酚、4-氯酚。

进一步地，所述矿物盐培养基中以苯酚为碳源、以NH₄Cl为氮源，以K₂HPO₄作为磷源。