微生物塑料的可行性報(bào)告

微生物塑料的可行性報(bào)告一、產(chǎn)品意義和社會(huì)效益的塑料相比具有很多優(yōu)點(diǎn):在生態(tài)環(huán)境中易被降解，不造成環(huán)境污染;在人體內(nèi)可分解、代謝，不引起病變和中毒;可以再生，像一座“加工廠”決全球白色污染問題找到了一條光明之路。在眾多的生物可降解塑料中，聚-β-羥基丁酸(簡(jiǎn)稱PHB，poly-β-hydroxybutyrate)便是其中較為重要并已經(jīng)開頭投放市場(chǎng)的一種。聚羥基丁酸酯(PHB)是微生物在不平衡生長(zhǎng)條件下儲(chǔ)存于細(xì)胞內(nèi)的一種高分子聚合物，廣泛存在于自然界很多原核生物中。PHB性，還具有類似于化學(xué)合成塑料(從聚丙烯到合成橡膠)的理化性質(zhì)，能拉絲、壓膜、注塑等，且無(wú)毒無(wú)害，最重要的是微生物塑料以生物資源保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源與環(huán)境的可持續(xù)進(jìn)展。作為一種穎的功能材料，PHB可望在農(nóng)業(yè)、食品、日用消費(fèi)品、環(huán)保、電子、光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等高技術(shù)領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。二、國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)論概況1926年法國(guó)巴斯德爭(zhēng)論所Lemoigne首次從巨大芽孢桿菌細(xì)胞中覺察并分別提取了PHBICI是世界上最早商品化生產(chǎn)PHB1981〔A.eutrophus〕的一個(gè)突變株，出工業(yè)化商品PHBV，命名為Biopol。目前，美國(guó)、日本、意大利、西歐等很多國(guó)家，樂觀投入大量資金，鼓舞對(duì)可降解塑料的開發(fā)研制。但由于商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的緣由，有關(guān)PHB發(fā)酵生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)的爭(zhēng)論報(bào)導(dǎo)格外少。步很快，取得了很大的成果。中科院微生物爭(zhēng)論所陳琦等1994年報(bào)道通過紫外誘變A.eutrophusH16原始菌株選育出能利用葡萄糖發(fā)酵生產(chǎn)PHB65-7,47-534-5。清華大學(xué)生物系陳國(guó)強(qiáng)教授承受基因工程菌生產(chǎn)PHB產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，市場(chǎng)前景看好。目前國(guó)內(nèi)從事PHB的爭(zhēng)論主要單位有中科院微生物所、山東大學(xué)、無(wú)錫輕工業(yè)大學(xué)、北京農(nóng)業(yè)大學(xué)等。三、構(gòu)建高產(chǎn)菌路線300多種細(xì)菌包括革蘭氏陰性菌和陽(yáng)性菌中覺察PHB的合成，爭(zhēng)論說明，合成PHB的微生物分布極為廣泛，這些細(xì)菌包括光能和化能、自養(yǎng)和異養(yǎng)菌共計(jì)65300種微生物。積存有PHB的微成PHB1。可見，能合成PHB的菌屬是格外多的，不同的菌屬對(duì)底物的要求、所合成PHB的構(gòu)造、產(chǎn)率甚至合成機(jī)制均有很大差異。它們分別利用不同的碳源產(chǎn)生不同的PHB，糖類、脂肪醇、脂肪酸、碳?xì)浠衔锷踔炼趸己蜌錃獾幕旌蠚怏w都可作為碳源。盡管能產(chǎn)生PHB的菌株比較多，但只有具備以下優(yōu)點(diǎn)的菌株才適用于工業(yè)生產(chǎn)PHB:利用廉價(jià)碳源的力氣強(qiáng);生長(zhǎng)生殖的速率高;合成多聚物的速率快;細(xì)胞內(nèi)積存多聚物的濃度高。目前覺察真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌是較能符合上述要求的菌種。突變株。1能合成PHB的微生物四、生產(chǎn)工藝流程PHB在微生物細(xì)胞中的合成和分解過程如圖1。以真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌為代表的多數(shù)微生物，假設(shè)從乙酰CoA動(dòng)身，依次在酶①、②、③催化，經(jīng)三步反響合成PHB。當(dāng)碳源過量，而氮、磷、鎂或氧等其他養(yǎng)分條件缺乏時(shí)，真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌能在胞內(nèi)積存大量的PHB。PHB主要作為碳源和能源的貯存物，或是解利用。細(xì)胞積存PHB后，當(dāng)其它生長(zhǎng)條件恢復(fù)平衡而碳源和能源缺PHB的降解過程是在酶④、⑤、⑥、①作用下降解為乙酰CoA后進(jìn)入TCA循環(huán)，徹底氧化為CO2和H2O，為細(xì)胞供給生長(zhǎng)所需的能量和合成細(xì)胞物質(zhì)所需的前體，從而完成PHB在細(xì)胞中的循環(huán)。由于PHB只在細(xì)胞內(nèi)積存，要實(shí)現(xiàn)其最大生產(chǎn)，必需做到:盡可能提高細(xì)胞密度;保證高的細(xì)胞內(nèi)積存量;縮短發(fā)酵周期以提高生產(chǎn)強(qiáng)度。常用的發(fā)酵底物主要為C1一C6(木糖)、有機(jī)酸(如丙酸、丁酸、戊酸、乙酸、乳酸、唬拍酸、衣糠酸)、醇(如甲醇、乙醇、戊醇)以及烴等。我們承受真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌H16利用葡萄糖高積存PHBPHB。(1)誘變處理6個(gè)牛肉膏蛋白胨平板培育基，15W,30cm,照耀時(shí)間分別為15s,30s,45s,60s,90s,120s,照耀后先進(jìn)展平板培育，然后在篩選培育基中培育。1PHB在微生物細(xì)胞中的合成和分解分析方法線對(duì)菌種的致死率最小，且產(chǎn)PHB較多的菌株。最終經(jīng)過單菌株純化優(yōu)選得到菌株。與親本株的比較〔葡萄糖PHB力氣，以說明該突變株是生產(chǎn)PHB的優(yōu)良菌株。同時(shí)在培育過程中探究培育基接種時(shí)間、接種量、pH值、溫度、碳氮源濃度等因素對(duì)PHB發(fā)酵過程的影響，得出最正確PHB搖瓶發(fā)酵條件。承受適合的發(fā)酵條件，合成PHB，準(zhǔn)時(shí)停頓發(fā)酵，使PHB積存量最多。PHB的提?。喊l(fā)酵液經(jīng)預(yù)處理后，離心分別細(xì)胞，通過高壓勻漿使產(chǎn)品得以純化。生產(chǎn)流程為:A.eutrophusH16→紫外線處理→選出最正確突變株→在適宜的條件下〔接種時(shí)間、接種量、pH值、溫度、碳氮源濃度等〕發(fā)酵→PHB→適時(shí)停頓發(fā)酵→PHB。五、產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)目前國(guó)內(nèi)評(píng)價(jià)降解塑料材料主要有以下測(cè)試技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系：參考文獻(xiàn)劉寶全，蔣本國(guó).聚β羥基丁酸(PHB)的爭(zhēng)論進(jìn)展[J].大連民族學(xué)院學(xué)報(bào),2023,1(4):15~20.蘇濤,周河治,梁靜娟.微生物合成可降解塑料聚羥基鏈烷酸(PHA)[J].工業(yè)微生物,1997,27(3):37~48.酈和生,張春元,張偉等.生產(chǎn)聚羥基丁酸酯(PHB)的菌種選育及發(fā)酵條件[J].石化技術(shù)，1997,4(4):212~215宋昭楨.可降解塑料生產(chǎn)技術(shù)[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展,2023,(3):13~20.[5]周鵬.可降解塑料的爭(zhēng)論進(jìn)展[J].山西化工,2023,(2):23~27.李星.我國(guó)可降解塑料的現(xiàn)狀和進(jìn)展趨勢(shì)[J].化工生產(chǎn)與技術(shù),2023,(1):26~30.唐賽珍我國(guó)可降解塑料的爭(zhēng)論與進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工,2023,(1):2~6.易祖華,黃和容,陳東等.真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌突變株65-7產(chǎn)聚-β-羥基丁酸的爭(zhēng)論[J].微生物學(xué)通報(bào)，1995，22(1),29~31.陳國(guó)強(qiáng).生物可降解塑料的生產(chǎn)技術(shù)爭(zhēng)論[