聚羥基脂肪酸酯產生菌的篩選及其發(fā)酵條件的優(yōu)化.pdf

1、化學合成塑料的產生給人類的生活帶來了極大的便利,但其生物難降解性也帶來了嚴重的白色污染,同時其原材料-石油資源也日益緊缺。因此,化學合成塑料的替代品-可降解塑料的研究與開發(fā)就顯得越來越重要。聚羥基脂肪酸酯(PHA)作為一種具有廣闊應用前景的石油基塑料的替代品,目前已成為國內外研究的熱點之一。PHA是微生物在營養(yǎng)不均衡的條件下合成的一種胞內酯類物質。由于PHA的生物可降解性、無毒且環(huán)境友好等特點,被廣泛應用于眾多領域,如環(huán)境、生物醫(yī)學、造

2、紙、電子、光學等。
　　就目前PHA研究狀況而言,獲得高產、高轉化率的微生物菌株仍然是聚羥基脂肪酸酯生產及應用的關鍵。本文通過對自然界土樣進行微生物的篩選,成功地獲得一株聚羥基脂肪酸酯生產菌,通過16S rDNA序列測定及系統(tǒng)發(fā)育分析等分子生物學鑒定手段,最終將其命名為Rhizobium sp.H2-5。隨后對菌株Rhizobium sp.H2-5進行了發(fā)酵營養(yǎng)條件優(yōu)化,以提高其PHA提取率;并分析了不同發(fā)酵方式對菌株Rhizob

3、ium sp.H2-5的PHA提取率的影響,擴大了PHA生產菌株資源。
　　本文主要研究內容和結果如下:
　　1.聚羥基脂肪酸酯產生菌的篩選及鑒定。從自然界中取樣,經過尼羅藍熒光平板初篩、蘇丹黑染色復篩,成功篩選出一株聚羥基脂肪酸酯產生菌H2-5。提取菌株H2-5胞內產物進行紅外光譜分析以及元素分析,最后證實菌株H2-5胞內提取物為聚羥基脂肪酸酯。隨后提取菌株H2-5的基因組DNA進行16S rDNA序列測定及blast比對

4、,結果表明菌株H2-5屬于根瘤菌屬,并將其命名為Rhizobium sp.H2-5。
　　形態(tài)學特征顯示:H2-5菌體呈桿狀,革蘭氏染色呈陰性,不產芽孢。在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基平板上的菌落呈圓形,表面光滑,大小均一,邊緣整齊,菌落呈淡黃色,半透明。菌株H2-5生理生化實驗結果表明:菌株H2-5不能水解淀粉作為碳源,也不能利用檸檬酸鹽,甲基紅實驗與V.P實驗均成陰性,生長過程中不產生硫化氫,在形成芽孢的培養(yǎng)基上(淡薄培養(yǎng)基)生長良好,

5、但不產生芽孢。生長曲線結果表明:菌株的適應期很短,接種3h后就進入對數(shù)期,接種18h左右就達到穩(wěn)定期,所以菌株H2-5有適應期短,生長快速的特點。
　　2.菌株Rhizobium sp.H2-5發(fā)酵條件的優(yōu)化。首先通過單因素實驗確定了菌株Rhizobium sp.H2-5發(fā)酵培養(yǎng)基組成及發(fā)酵條件,結果顯示最佳碳源為葡萄糖,最佳氮源為蛋白胨。從中選出4個對PHA提取率有較大影響的因素,分別為發(fā)酵培養(yǎng)基初始pH、發(fā)酵溫度、接種量以及碳

6、氮比。通過對這4個參數(shù)的四因素三水平的正交實驗及SPSS統(tǒng)計學分析,確定最佳發(fā)酵條件為發(fā)酵培養(yǎng)基初始pH為7.0,發(fā)酵溫度30℃,發(fā)酵時間為39h,裝液量為100mL/500mL三角瓶,接種量為4％,碳氮比為100/4。對以上得出的最佳條件進行搖瓶驗證,結果與正交實驗結論相近。其PHA的產量可達到細胞干重的50％以上,PHA提取率較優(yōu)化前提高了20％-22％。
　　3.菌株Rhizobium sp.H2-5發(fā)酵過程控制研究。在發(fā)酵