基于產(chǎn)酸廢液的PHA合成菌的篩選及發(fā)酵條件研究.pdf

1、PHA是許多原核生物在非平衡生長條件(如N、P、S、Mg限制或O2限制)下合成的細(xì)胞內(nèi)碳源與能源儲存物。它不僅具有類似于化學(xué)合成塑料的理化性質(zhì)，而且具有生物可降解性、生物相容性、壓電性和光學(xué)活性等優(yōu)良特性，自然界中許多屬、種的細(xì)菌在胞內(nèi)都能積累PHA顆粒。
　　與傳統(tǒng)塑料相比，PHA的生產(chǎn)成本仍然相對較高，為了降低PHA的生產(chǎn)成本和資源化利用高濃度有機(jī)廢水產(chǎn)酸廢液中的含碳有機(jī)物，本研究利用尼羅蘭平板篩選分離，從大豆廢水活性污泥和實

2、驗室馴化的SBR反應(yīng)器中篩選到兩株能夠以小分子有機(jī)酸為碳源合成PHA的細(xì)菌，編號分別為WD-3、WS-1。以目前應(yīng)用較多的真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌為對照試驗，對這兩株菌合成PHA的搖瓶發(fā)酵試驗條件進(jìn)行了對比分析和討論。以期獲得低成本，高PHA產(chǎn)量的發(fā)酵條件。
　　經(jīng)過16SrDNA序列分析，在NCBI數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)，WD-3與Enterobacter sp.的同源性為98％，WS-1與Thauera sp.的同源性為99%。因此，初步鑒定W

3、D-3為腸桿菌屬(Enterobacter sp.)，WS-1為陶厄氏菌屬(Thauera sp.)。這兩株菌在透射電鏡下觀察，在發(fā)酵培養(yǎng)后期，細(xì)胞內(nèi)均含有大量的PHA顆粒。
　　通過正交試驗，獲得了對PHA合成影響最大的因素，并通過單因素實驗(碳源、C/N、C/P、pH、發(fā)酵時間等影響因素)對發(fā)酵培養(yǎng)基的組成及發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化。試驗結(jié)果表明，碳源及氮源對微生物合成PHA的影響較大。菌株WD-3在優(yōu)化后的培養(yǎng)條件下振蕩培養(yǎng)150

4、h后，細(xì)胞干重達(dá)6.57g/L，PHA含量為45.7%，PHA濃度達(dá)到3.01 g/L，比優(yōu)化前提高108.8%。菌株WS-1在優(yōu)化后的發(fā)酵培養(yǎng)條件下，振蕩培養(yǎng)48h后，PHA含量為51.2%，菌體干重7.12 g/L比優(yōu)化前提高了50.8%。
　　經(jīng)過與真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌對比分析可知，在以丁酸鈉為碳源的情況下，WD-3與WS-1的PHA的產(chǎn)量明顯高于真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌，且WD-3與WS-1合成PHA的途徑也不相同，WS-1與真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌類似

5、，即在奇數(shù)碳源的情況下能夠合成PHV；在偶數(shù)碳源的情況下積累PHB；WD-3在偶數(shù)碳和奇數(shù)碳源的情況下，細(xì)胞內(nèi)可同時合成PHB和PHV。這對于PHA的改性和生產(chǎn)應(yīng)用具有重大的意義。
　　研究還對WD-3在優(yōu)化培養(yǎng)條件下分批發(fā)酵培養(yǎng)特性進(jìn)行了分析，在Logistic方程和Luedeking-Piret方程的基礎(chǔ)上,建立了WD-3菌發(fā)酵過程中菌體生長、基質(zhì)消耗、產(chǎn)物形成的動力學(xué)模型。經(jīng)過驗證模型預(yù)測值和實驗值吻合較好,表明此動力學(xué)模型