发酵法生产聚羟基脂肪酸酯PHA的研究进展.pdf

2001年1期 四川食品与发酵 13 发酵法生产聚羟基脂肪酸酯【PHA) 的研究进展 罗强孙启玲 四川大学生命科学院微生物专业 摘 要 本文简要综述了国内外发酵法生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的菌株、发酵条件、提取 和鉴定方法，以供参考。 关键词发酵法聚羟基脂肪酸酯(PHA) 1聚羟基脂肪酸酯(PHA)的特性 聚羟基脂肪酸酯(PHA)是很多细菌在特定条件合成的一种细胞内聚酯。由微生 物合成的PHA具有以下基本结构：[1] 丛≥ 而P珊是PHA中最早发现和最主要的成员，所以研究最多的就是P皿。有些微生物 P耶，而且随HV比率的增加，P船V的强度和韧度提高，熔解强度减低，熔解稳定性 大大提高，而且更容易被降解。最新资料表明，P船V正成为研究的热点。 作为胞内碳源和能源储存物，自然能被许多微生物分解利用，因而具有生物可降解 性。又因为PHA具有熔点高、纯度高、生物可相容性好等优点，使其在医学、农药、 化肥及生物降解薄膜等领域有广阔的应用前景。但与化工合成塑料相比，PHA生产成 本很高。所以如何降低PHA生产成本就成为研究的热点。降低成本主要可通过降低其 发酵成本和提取成本来实现：如提高PHA的生产率(包括选育高产菌株，采用合适发 酵生产方式，采用廉价基质)以及改进提取、纯化技术。采用适宜的发酵生产方式和提 取方法是提高PHA的生产率和改进其质量的关键。 14 四川食品与发酵 2001年1期 2发酵生产工艺 2．1发酵PHA的菌株 产PHA。目前，用于生产PHA的菌种一般是经过诱变或者利用重组菌。其中重组菌具 有许多优点，已成为当前研究的热点。 2．2发酵所需的底物的研究 1986年SuZuki，T．等【5]报道采用Protomonus ATcc ishizke，A．等【6]报道利用H2和C02为底物培训A．europhus J采用突 NCIMB 变株A．eurtrophus 度发酵培养A．eutrophus ·h。1996年YjmK．S．等[33报道利用重组大肠杆菌以葡萄糖为底物加入不同浓度的诱 利用Paracucius tem 条件中加入乙酸作为诱导物，因为乙酸可以诱导细胞对丙酸的吸收和利用，再鲈鼙爨。 至!囊薹薹～女蕊专妻葡!璺酸含量喾墓i；l。麦荔耋羹磊蒌薹。墨毒§囊l蠹睡汽秽朔锄g葶赢拦： 蔷翳墓弛匿盟将妻雪耋．!茎霎蓁块妻妻。鼙翳J妻j＆瓢妻i薹缓毒燮萎蠢阳l蠹酗静雾基娶爵 奏i蠹囊蠹蓁誊雾； 2001年l期 四川食品与发酵 15 等【43报道将RK2质粒上的par HMS 在宿主E．c01i 174中稳定遗传，能以丙酸为前体合成P(3HB—C◇一3HV)。 通过以上事例可以看出，发酵生产PHA的底物有很多，关键是要寻找适于不同菌 株(突变株或重组菌)的最适发酵底物，以降低成本。 2．3发酵条件的研究 PHA的产生是由于营养平衡失调而碳源过剩，在PHA发酵的前期主要为菌体生长 阶段，当培养基中氮源限制或缺乏时，细胞进入PHA合成期，那么发酵中就可以人为 PHA，改进初始流加，使之短时间内达到所需维持糖的浓度，加速前期细胞繁殖，而 在中期采取控制糖的浓度在0．6～1．2％的范围，虽发酵周期较长，生物量较少，但糖 道发现高浓度的果糖和葡萄糖对菌体生长及PHA积累有抑制作用，采用补料分批培养 可降低果糖和葡萄糖的抑制，并可大幅度提高产量。2000年，堵国成等【17]较详细报道 了以真养碱杆菌为PHA的生产菌体，分析了在PHA发酵过程参数变化的基础上，进一 合成阶段，培养基中氮源的完全缺乏，导致细胞合成氮源