[发明专利]一种从发酵液中直接分离提纯聚羟基烷酸酯的方法

说明书

本发明公开了一种从发酵液中直接分离提纯聚羟基烷酸酯的方法，属于生物工程下游后处理技术领域。所述方法包括：(1)取聚羟基烷酸酯生产菌的发酵液，进行细胞破壁处理得到破壁液；(2)利用碱液调节破壁液pH值至碱性；(3)往碱性破壁液中加入钠盐和阴离子表面活性剂，进行搅拌反应，其中加入钠盐和加入阴离子表面活性剂的顺序可以互换；(4)分离收集反应液中的沉淀，并用水洗至中性，再脱水、干燥，获得所述聚羟基烷酸酯。本发明采用钠盐加表面活性剂的工艺手段，在温和条件下进行产品分离提纯，分子剪切小，所得产品具有纯度高，分子量高，产品品质稳定的特点。本发明工艺简单、生产效率高、成本低，能够实现大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及生物工程下游后处理技术领域，具体涉及一种从发酵液中直接分离提纯聚羟基烷酸酯的方法。

背景技术

聚-β-羟基烷酸酯(Poly-β-Hydroxyalkanoates，简称PHA)是一类由微生物在不平衡的生长条件下在胞内积累的生物聚酯，其典型代表是聚羟基丁酸酯(PHB)及其共聚物(如PHBV、PHBH等)，其物理性质类似于聚丙烯。由于它具有生物降解性、生物相容性、可食用性、压电性、非线性光学活性等普通石油化工树脂所不具备的特性，使其在工业、农业、医疗、卫生、食品、电子等领域具有广阔的应用前景。但时至今日，PHA的应用尚未大规模普及，其主要原因是成本仍然明显高于石油化工树脂。PHA的生产成本主要包括原料成本和分离提纯成本。原料成本的高低取决于菌种的生产效率及所采用的发酵工艺，而分离提纯成本则主要取决于采用的工艺。

目前的提取工艺是首先采用高速离心机将细胞从发酵液中分离出来，再对分离后的湿菌体中的PHA进行提纯，一般采用的方法是有机溶剂萃取法、化学试剂法、表面活性剂+酶法等。这些方法或是成本高、或是污染严重，难以实现工业化生产。

公开号CN1800235A的发明专利申请公开了一种从湿菌体中提取高纯度PHAs(聚羟基烷酸酯)的方法，首先需要浓缩发酵液收集菌体，并采用有机溶剂溶解高分子，分离去残渣，再浓缩有机相分离得到PHA。该方法有机溶剂使用量大，设备的安全性要求较高，溶剂回收困难，存在有机溶剂泄漏风险，只适合实验室提取试验，不适合工业化生产。

公开号CN1070534C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。

公开号CN109504715A的发明专利公开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。该方法浓缩菌液、破壁、去除非PHA物质、洗涤等步骤均需要用到2000-20000rpm高速离心、反复离心，设备投资成本高，只适合实验室研究，不适合工业化生产；破壁过程需要在高温、碱性、表面活性剂条件下高速离心，不仅会产生大量泡沫，处理过程容易失控，而且高温碱性环境下，因为碱的剪切作用，PHA发生降解，其分子量锐减，所分离得到的PHA产品的应用领域将大为受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、生产效率高、产品品质稳定、成本低，能够实现大规模工业化生产的分离提纯聚羟基烷酸酯的工艺。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种从发酵液中直接分离提纯聚羟基烷酸酯的方法，包括以下步骤：

(1)取聚羟基烷酸酯生产菌的发酵液，进行细胞破壁处理得到破壁液；