本发明专利技术涉及一种利用木质纤维素水解液生产mcl
【技术实现步骤摘要】
一种利用木质纤维素水解液生产mcl
‑
PHA的人工双菌体系及其应用
[0001]本专利技术涉及一种利用木质纤维素水解液用于生产mcl
‑
PHA的人工双菌体系及其应用，属于微生物学混合菌群研究领域。
技术介绍
[0002]由于石油基塑料造成的能源浪费和环境污染，寻找石油基塑料的可生物降解替代品越来越受到关注。聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)是一类由细菌细胞以颗粒形式在细胞质内积累的高分子聚酯
[1]，主要由可再生资源生产且具有生物可降解性。PHA根据其单体碳原子数目和链长可分为三种：一是由3
‑
5个碳原子的单体组成的短链聚羟基脂肪酸酯(scl
‑
PHA)，二是由6
‑
14个碳原子的单体组成的中长链聚羟基脂肪酸酯(mcl
‑
PHA)，三是由15个及以上碳原子的单体自称的长链聚羟基脂肪酸酯(lcl
‑
PHA)。其中，mcl
‑
PHA的结构更加多样化，物理力学性能更加灵活
[2]，具有更好的生物相容性和生物降解性。总之，mcl
‑
PHA可以满足广泛的工程应用需求，具有广泛的应用前景
[3
‑
4]。
[0003]然而，目前商业化的PHA产品主要为短链聚羟基脂肪酸酯(scl
‑
PHA)，与scl
‑
PHA或者塑料的生产和商业化相比，mcl
‑<br/>PHA的工业生产目前可以忽略不计。目前限制mcl
‑
PHA工业化生产的障碍主要是价格成本和生产能力。例如，微生物生产mcl
‑
PHA需要提供脂肪酸等昂贵的前体物质导致成本激增，同时单一的微生物难以同时利用多种底物
[5]，造成生产能力下降。为了解决这两方面的问题，利用代谢工程的方法来构建可以利用廉价碳源的微生物细胞工厂显得至关重要。而木质纤维素水解液中含有多种糖类，如葡萄糖、木糖和阿拉伯糖等，是一种廉价的可再生资源，利用其合成mcl
‑
PHA能够有效降低生产成本。目前，木质纤维素已被应用于PHA的合成，主要方式是通过各种处理方法将木质纤维素转化为可发酵糖(主要是葡萄糖和木糖)后利用微生物发酵生产PHA。目前大多数研究都是关于scl
‑
PHA的微生物生产，而合成mcl
‑
PHA则研究很少且收率不高。原因是目前研究主要集中于单一的微生物利用木质纤维素中的可发酵糖来生产mcl
‑
PHA，单菌代谢能力低，无法高效利用复杂底物。例如，Davis
[6]等人利用几种不同的假单胞菌从不同方法处理的野生黑麦草水解物中合成mcl
‑
PHA，最高收率为0.3g/L，难以满足工业生产的需求。为了克服单菌生产PHA的缺点，近年来，有部分研究已经证明了利用代谢工程和合成生物学技术来合成人工混菌体系以生产PHA成为解决方案之一。例如，Shalin等
[7]通过构建由Bacillus firmus NII 0830和Lactobacillus delbrueckii NII 0925组成的共培养体系实现PHB产量的提高。Anburajan
[8]等人利用嗜水气单胞菌和琼氏不动杆菌组成的双菌体系将乙酸和丁酸转化为底物生产得到scl
‑
PHA，产量为2.64g/L。而生产得到mcl
‑
PHA的研究较少且产量不高，如等
[9]利用蓝藻和假单胞菌组成的人工双菌体系将CO2转化为mcl
‑
PHA，产量为0.156g/L。
[0004]因此，运用代谢工程和合成生物学的方法和理论，构建人工双菌体系能够实现单一微生物无法完成的任务或提高多细胞体系的代谢功能
[10]，实现利用低廉的底物(木质纤维素)合成高附加值产品(mcl
‑
PHA)的目的。
[0005]参考文献：
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89.
[0011][6]Davis R,Kataria R,Cerrone F,et al.Conversion of grass biomass into fermentable suga本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用木质纤维素水解液生产mcl
‑
PHA的人工双菌体系；其特征是，人工双菌体系由工程菌P.putida KTΔABZF(p2
‑
a
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J)和工程菌E.coliΔ4D(ACP
‑
SCLAC)组成。2.如权利要求1用于生产mcl
‑
PHA的人工双菌体系；其特征是：该人工双菌体系利用木质纤维素水解液来生产中长链聚羟基脂肪酸酯(mcl
‑
PHA)；其中，工程菌E.coliΔ4D(ACP
‑
SCLAC)主要利用木质纤维素水解液中的木糖为底物分泌乙酸和游离脂肪酸(FFA)；工程菌P.putida KTΔABZF(p2
‑
a
‑
J)利用木质纤维素水解液中的葡萄糖来积累生物量，同时利用乙酸和游离脂肪酸(FFA)合成中长链聚羟基脂肪酸酯(mcl
‑
PHA)。3.如权利要求1或2所述利用木质纤维素水解液生产mcl
‑
PHA的人工双菌体系合成方法，其特征是，包括如下步骤：(1)挑取工程菌株E.coliΔ4D(ACP
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SCLAC)和工程菌株P.putida KTΔABZF(p2
‑
a
‑
J)的单菌落分别接种至LB液体培养基中培养以活化菌体；分别吸取两种菌株的过夜培养物于M9液体培养基中，E.coliΔ4D(ACP
‑
SCLAC)培养以木糖为碳源，P.putida KTΔABZF(p2
‑
a
‑
J)培养以葡萄糖为碳源，分别获得工程菌株E.coliΔ4D(ACP
‑
SCLAC)和工程菌株P.putida KTΔABZF(p2
‑
a
‑
J)的种子液；(2)将步骤(1)获得的工程菌株P.putida ...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾晓强，秦若琳，朱银壮，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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