一种天然显色的高分子材料及生物合成方法技术

本发明专利技术公开了一种天然显色的高分子材料及生物合成方法，涉及生物技术领域。本发明专利技术提供的高分子材料自身具有颜色，显色均匀且不受材料应用过程的影响，可以从根本上解决PHA上染困难的问题。该高分子材料的单体包括两部分：PHA结构通用单元和(5E)

【技术实现步骤摘要】
一种天然显色的高分子材料及生物合成方法


[0001]本专利技术涉及生物
，具体而言，涉及一种天然显色的高分子材料及生物合成方法。

技术介绍

[0002]聚羟基脂肪酸酯(PHA)是很多细菌都能够自主合成的一种胞内聚酯，在生物体内主要是作为碳源和能源的贮藏性物质而存在，它具有类似于合成塑料的物化特性及合成塑料所不具备的生物可降解性、生物相容性、光学活性、压电性、气体相隔性等许多优秀性能。PHA的单体均为R构型，侧链R基团不同，导致构成PHA的单体不同。根据侧链R基的不同，PHA可分为短链(SCL PHA)和长链两种(MCL PHA)，短链PHA主要由3C到5C单体构成，聚3羟基丁酸酯(PHB)、聚3羟基丁酸4羟基丁酸酯(P3HB4HB)、聚3羟基丁酸3羟基戊酸酯(PHBV)、聚4
‑
羟基丁酸酯(P4HB)都属于短链PHA，长链PHA由6C以上的单体构成。
[0003]近年来在纺织、印染领域，可降解的生物基聚合物及其混纺产品，如聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯逐步发展起来。目前，虽然国内外也有一些关于PHA纤维的研究论文，但是大多集中在研究高聚物的性能和纺丝成型技术，而对其染色性能的研究较少。
[0004]根据相关文献(生物质PHA纤维的性能及染整加工技术研究[D].苏州大学，2016.)的研究显示，在最佳工艺条件下，即在pH为5、温度为100℃的条件下上染60min，PHA的分散染料染色纤维的皂洗牢度和日晒牢度也仅属于基本达标水平。因此，行业亟需一种能够提高PHA上染色牢度的方法。
[0005]目前行业上常用的染料色素有苏丹红、罗丹明、铅铬绿等工业合成色素。这类工业合成色素不仅对人体具有危害作用，制备的工艺流程还十分复杂，更容易污染环境。
[0006]而作为天然色素的微生物色素，不仅在工业生产上具有时间短、条件易于控制、产量大等优势，本身产出的色素也具有一定的生理活性，不会危害人体，且在适合的培养条件下，能够产出更优异的色素物质。同时，对比同为天然色素的动植物色素，微生物色素能够从根本上解决原料的供给、产出质量不稳定等问题。
[0007]目前，暂无基于PHA和有色分子在生物体内同时表达获得天然显色分子材料的相关研究与报道。
[0008]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种天然显色的高分子材料及生物合成方法以解决上述技术问题。
[0010]本专利技术是这样实现的：
[0011]本专利技术提供了一种天然显色的高分子材料，其具有如下的结构通式：
[0012]其中m＝0、1、2、3或4，n＝100
‑
100000，R选自饱和或不饱和脂肪族的基团、取代或不取代芳香族的基团。
[0013]专利技术人提供了一种新型的高分子材料，该高分子材料自身具有颜色，显色均匀且不受材料应用过程的影响，可以从根本上解决PHA上染困难的问题。该高分子材料的单体包括两部分：PHA结构通用单元和(5E)
‑3‑
氨基
‑5‑
(5
‑
氨基
‑
2,6
‑
二氧代吡啶
‑3‑
亚基)吡啶
‑
2,6
‑
二酮单元。
[0014]PHA结构通用单元如下所示，x与上述的结构通式中的m等同，x＝0、1、2、3或4。n表示聚合度，决定分子量的大小。
[0015][0016]本专利技术提供的高分子材料能通过微生物代谢路径改造实现显色高分子材料的一次性合成，解决了工业上需要制成后二次染色的问题。此外，高分子材料本身的色牢度好、色深值达到了行业的较高水平。
[0017]在本专利技术应用较佳的实施方式中，高分子材料中m＝0、1、2、3或4，n＝100
‑
50000。R选自烯类化合物的基团、烷烃类化合物的基团、醇类化合物的基团、醚类化合物的基团、酮类化合物的基团、醛类化合物的基团、酯类化合物的基团、任选经取代或不取代的芳基、以及任选经取代或不取代的杂芳基。取代基包括不限于氢、氘、卤素、烃基、烃氧基、芳基、硝基、亚硝基、氨基、脲基、酯基、羟基、羧基、磺酸基、卤甲酰基、氨基甲酰基、醛基、氰基、芳基氧基、巯基、硫醚、羰基、磺酰氟等。
[0018]烯类化合物的基团例如选自乙烯基、丙烯基、烯丙基、异丙烯基、丁烯基、环烯基等。
[0019]烯类化合物的基团例如选自任选经取代或不取代的
‑
C2‑
C8烯基、任选经取代或不取代的
‑
C3‑
C8环烯基。
[0020]烷烃类化合物的基团：例如选自如下的组：任选经取代的烃基、任选经取代的烃氧基、任选经取代或不取代的
‑
NHC1‑
C8烷基、任选经取代或不取代的
‑
S
‑
(
‑
C1‑
C8烷基)、任选经取代或不取代的
‑
SO2‑
(
‑
C1‑
C8烷基)、任选经取代或不取代的
‑
SO2‑
NH
‑
(
‑
C1‑
C8烷基)、任选经取代或不取代的
‑
NH
‑
SO2‑
(
‑
C1‑
C8烷基)。
[0021]醇类化合物例如选自一元醇、二元醇、三元醇、四元醇、五元醇或六元醇。例如：甲醇、乙二醇、丙三醇、季戊四醇。
[0022]醚类化合物例如选自单醚、混醚或环醚。例如：甲基叔丁基醚、乙基乙烯醚、环氧乙烷等。
[0023]酮类化合物例如选自一元酮，例如选自甲乙酮、丁烯酮、二苯甲酮等。
[0024]醛类化合物例如选自甲醛、乙醛、正丁醛、异戊醛、苯甲醛等。
[0025]酯类化合物例如选自乙酸乙酯、甲酸甲酯、丙二酸酯等。
[0026]在一种可选的实施方式中，R选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基和戊基。
[0027]在本专利技术应用较佳的实施方式中，高分子材料具有如下任意一种的结构式：
[0028]式(1)其中，n＝100
‑
100000；
[0029]或，式(2)其中，n＝100
‑
100000；x＝100
‑
100000，y＝100
‑
100000。
[0030]式(1)中，n＝100
‑
50000，或n＝1000
‑
10000。
[0031]式(2)中，n＝100
‑
50000，n＝1000
‑
10000或n＝10000
‑
100000。x＝100
‑
50000，x＝1000
‑
10000或x＝10000
‑
100000；y＝100<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然显色的高分子材料，其特征在于，其具有如下的结构通式：其中m＝0、1、2、3或4，n＝100
‑
100000，R选自饱和或不饱和脂肪族的基团、取代或不取代芳香族的基团中的任意一种。2.根据权利要求1所述的天然显色的高分子材料，其特征在于，所述高分子材料中m＝0、1、2、3或4，n＝100
‑
50000，R选自烯类化合物的基团、烷烃类化合物的基团、醇类化合物的基团、醚类化合物的基团、酮类化合物的基团、醛类化合物的基团、酯类化合物的基团、任选经取代或不取代的芳基、以及任选经取代或不取代的杂芳基中的任意一种；优选地，所述R选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基和戊基中的任意一种。3.根据权利要求1所述的天然显色的高分子材料，其特征在于，所述高分子材料具有如下任意一种的结构式：式(1)其中，n＝100
‑
100000；或，式(2)其中，n＝100
‑
100000；x＝100
‑
100000，y＝100
‑
100000。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的天然显色的高分子材料，其特征在于，所述高分子材
料显蓝色。5.一种重组载体，其特征在于，其包括蓝色素合成基因与磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶的合成基因。6.根据权利要求5所述的重组载体，其特征在于，所述蓝色素合成基因选自：红色假交替单胞菌(Pseudoalteromonas rubra)菌属的蓝色素合成酶基因、极暗黄链霉菌(Streptomyces fulvissimus)菌属的蓝色素合成酶基因、唐菖蒲伯克霍尔德氏菌(Burkholderia gladioli)菌属的蓝色素合成基因和styAB基因；优选地，红色假交替单胞菌(Pseudoalteromonas rubra)菌属的蓝色素合成酶基因在NCBI的基因ID为：61359656；极暗黄链霉菌(Streptomyces fulvissimus)菌属的蓝色素合成酶基因在NCBI的基因ID为：15402259；唐菖蒲伯克霍尔德氏菌(Burkholderia gladioli)菌属的蓝色素合成基因在NCBI的基因ID为：10467378；优选地，所述磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶的合成基因来源于热带芽孢杆菌(Bacillus tropicus)菌属的基因；优选地，所述磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶的合成基因在NCBI的基因ID为：56652119。7.一种重组菌，其特征在于，其包括权利要求5
‑
6任一项所述的重组载体。8.根据权利要求7所述的重组菌，其特征在于，所述重组菌是将蓝色素合成基因与磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶的合成基因导入宿主菌中得到的；优选地，所述宿主菌选自重组大肠杆菌、广泛产碱菌(Alcaligenes ...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：杭州唯铂莱生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：