[发明专利]一种制备聚羟基脂肪酸酯（PHA）的方法

说明书

本发明了提供了一种制备聚羟基脂肪酸酯（PHA）的方法，该方法包括以下步骤：(1)制备嗜盐菌发酵液并通过固液分离得到浓缩菌液；(2)对步骤(1)得到的浓缩菌液进行洗涤；(3)对步骤(2)得到的洗涤后的菌液进行细胞壁破壁裂解以得到破壁液；(4)去除步骤(3)得到的破壁液中的非PHA物质，收集PHA；(5)纯化PHA；(6)干燥PHA。该方法工艺温和，成本低廉，对设备要求低，可实现大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于生物工程下游后处理领域，具体地，涉及一种制备聚羟基脂肪酸酯(PHA)的方法。

背景技术

聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates，简称PHA)是微生物在其他营养限制而碳源过剩条件下合成的一种储藏性颗粒物，是一种生物高分子聚酯化合物。PHA具有普通热塑性塑料的特性，但有别于传统的石油化工塑料，PHA具备良好的生物相容性、可降解性、压电性和光学活性，使其在工业、农业、医药卫生、食品等领域有着广阔的应用前景，在可降解农用地膜领域和可降解塑料用品和医学领域，PHA作为目前最好的生物可降解材料已经显现出巨大的潜力。

传统的PHA生产是以罗氏真氧杆菌(R.eutropha)、基因改造的大肠杆菌(E.coli)为生产菌种发酵而成，生产存在染菌几率高、能耗高、底物转化率不高、下游处理成本高等缺点，导致成本长期居高不下，严重阻碍了PHA的大规模应用。

以嗜盐菌为底盘菌开发的PHA生产技术克服了传统PHA生产中存在的多个问题，首先嗜盐菌生长在高盐高碱环境下，而这种生长条件可以抑制绝大部分微生物的生长，反应在生产上就是无灭菌开放式发酵，不仅不会染菌，而且无需灭菌，大大降低了能耗和管理成本。其次，通过合成生物学技术开发的工程菌可以低成本碳源高效合成聚3-羟基丁酸和3-羟基戊酸共聚酯(PHBV)、聚3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚酯(P3HB4HB)等多种性能优异的PHA产品，进一步加快了商业化应用速度。

PHA作为细菌内含物，胞内成分相当复杂，提取难度相当大，在PHA发展的漫长历程中，研究者们对提取做了大量的研究。已有的提取工艺包括有机溶剂抽提法、机械破碎法、次氯酸钠-表面活性剂法、酶法等。有机溶剂法的缺点是溶剂回收困难，生产环境危险，只适合实验室提取；机械破碎法主要包括超声波破壁或者高压匀浆破壁，能耗大，放大难度大；次氯酸钠-表面活性剂法的缺点是次氯酸钠刺激性强，工作环境差，对PHA分子量破坏严重，且含有表面活性剂的废水处理难度大；酶法的缺点是要用到多种昂贵的酶类，成本很高。

因此开发一种反应条件温和、对设备无特殊要求、原料廉价、适合工业化放大的方法，可以大大降低生产成本，加快PHA的商业化应用。公开号CN02112208的发明专利公开了一种可有效降低PHA分离提取成本的方法，该方法先用物理法对细菌进行破壁，然后用碱液调pH至碱性，在碱性的预处理液中，加入阴离子表面活性剂和凝聚剂，分离提取处理液中的沉淀，然后洗涤干燥，得到成品。该方法反应条件温和，设备简单，但是采用物理法进行破壁，能耗较高，且要加入大量的表面活性剂，废水处理复杂，而且要用大量清水洗涤，污水排放量大。

公开号CN98100266的发明专利公开了一种从细菌菌体内分离提取PHA的方法，包括如下步骤：1)用含有表面活性剂的碱性溶液处理菌体；2)固液分离，分离出去大部分非PHA成分；3)用碱性蛋白酶处理PHA；4)分离提取PHA颗粒；5)干燥得到PHA产品。该方法反应条件温和，成本较低，但是耗碱量大，表面活性剂添加量大，而且需要加碱性蛋白酶，额外地增加了成本，且只是实验室工艺，未考虑工业化放大。

嗜盐菌生产PHA的一大优点是提取工艺简便，发酵液脱盐后，可以利用内外渗透压不同加水稀释破壁，也可以在高温下加少量碱液和表面活性剂实现快速破壁，加快反应速率，提高产品纯度。

发明内容