微生物制PHA(聚羟基烷酸酯制备).ppt

微生物聚羟基烷酸酯制备技术进展
聚羟基烷酸酯
细胞内含物
可完全生物降解
石油基塑料的理想代替品
医药领域
减少白色污染
减少石油消耗
废物再利用
产量少
价格贵
机械性能
亲水性
合成方法
细菌合成法—原核微生物在受到某种基本营养成分的供给限制时,将过量碳源以碳源和能源形式储存而,积累量可占到细胞干重的30%~80%。
转基因植物—将合成路径引入植物,利用 CO2 为碳源,太阳能为能源合成,降低生产成本。大部分累积的 PHAs 含量都很低
化学合成法—成本高
基因合成法—难实现
菌种
光能与化能、自养与异养(65个属300多种)
自养合成量低(10%以下)、异养合成量高(可达80%)
获得新的菌种:野生菌种、基因工程(后者居多)。最新的菌种在理想条件下可达90%
提高微生物合成PHA能力,改变PHA单体组分,消除解聚组织
碳源
占成本的一半,影响产物的性能与产率
实验测量:使用多种有机酸作为底物研究发现,细菌对乳酸的利用效率最高,丁酸次之,乙酸丙酸利用滞后。也有利用植物油、糖浆、乳清来生产的做法
发展方向:
1、利用工业废弃物,尤其是从废水中提取的活性污泥
2、利用食品加工废弃物,如乳清,同时也有利用食品
垃圾,榨油废弃物作为底物的想法
细胞浓度和产物 PHAs 的含量都
相对较低,同时也存在着发酵周期
长、产物分离纯化难度相对大难点
发酵
发酵使得原料转化为易被吸收的有机酸,为生产提供良好环境。
高密度发酵法:提高细胞密度、增加胞内产物含量、缩短发酵周期可以有效地提高生产强度。(控制有机酸浓度不能过高。)
混合发酵:混合菌种和多种底物合成。适应性强、工艺控制简单、无需灭菌时间长、细胞浓度较低、产量低、底物利用率较低, 需要进行预酸化处理,产物分离纯化难度大, 生产重复性差。
提纯
分离纯化方法与产品纯度、产品最终分子量大小以及回收率等有着直接关系
有机溶剂法/酶解法/机械破碎法
提取率与纯度达90%以上的方法:细胞酶溶解法、甲醇丙酮法、蛋白酶+错流超滤法
超临界萃取法、
溶气气浮法等方法
都有待改进。
改性
PHA具有:塑料,可降解,可再生,生物相容,无毒
缺陷:短链延展性差,长链机械强度低
通过接枝和接枝/ 嵌段共聚、氯化、交联、环氧化、羟酸和羧酸功能化来改性。
提高强度、韧度、
生物适配性、亲水性等
谢谢!