聚羟基脂肪酸酯的提取方法技术

本发明专利技术涉及生物工程技术及生物化工技术领域，具体提供了一种聚羟基脂肪酸酯的提取方法，包括将来源于菌体发酵获得的聚羟基脂肪酸酯（PHA），通过优化破壁条件综合物理、酶解、化学等破壁方法进行高效破壁，实现PHA的高回收率和高纯度提取。用该方法获得的PHA产品回收率达94%以上，纯度达98%以上。纯度达98%以上。

【技术实现步骤摘要】
聚羟基脂肪酸酯的提取方法


[0001]本专利技术涉及生物工程技术及生物化工
，具体涉及一种聚羟基脂肪酸酯（PHA）的高纯度提取方法，包括物理、酶解、化学相结合的集成式提取工艺。

技术介绍

[0002]聚羟基脂肪酸酯是由很多细菌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，所以PHA属于环境友好型材料。
[0003]预计到2030年，塑料的年消耗量将达到7亿多吨。塑料制品的大规模应用，在带给人们便利的同时，也带来了严重的环境污染问题，PHA则可以在自然化环境中降解为水和二氧化碳。因此开发一种低成本、高效率、高纯度提取PHA的方法，使PHA能够更好的进行商业化量产，有助于解决当前世界所面临的塑料污染问题。PHA作为细菌内含物，胞内成分相当复杂，提取难度相当大，在PHA发展的历程中，研究者们对提取做了大量的研究。目前提取PHA的方法主要分为两大类型，一种是有机提取法，另外一种是水相提取法。
[0004]有机溶剂法如卤化物萃取溶剂如氯仿、二氯甲烷等的缺点是溶剂回收困难，生产环境危险，提取成本高昂；水相提取法的主要方式有物理法、酶解法、化学法等方法。物理提取法主要是对细胞进行机械破碎。但该方法能耗大，放大难度大，破壁不均匀，且单独通过物理方式破壁需要进行多次处理；化学法主要为次氯酸钠
‑
SDS法，缺点是次氯酸钠刺激性强，且含有SDS的废水处理难度大；酶法的缺点是酶的用量大，部分酶单价高所以导致成本很高。
[0005]水相提取法有如下专利文献。
[0006]专利文献CN109504715A公开了一种制备聚羟基脂肪酸酯(PHA)的方法，包括发酵液固液分离后洗涤，然后破壁。该方法虽然提取工艺简单，但是依然需要加入阴离子表面活性剂，污水较难处理，且该方法在破壁过程中需要保持高速离心状态，这就导致该方法能耗较高。
[0007]专利文献CN1464063A的专利技术专利公开了一种可有效降低PHA分离提取成本的方法，该方法先用物理法对细菌进行破壁，然后用碱液调pH至碱性，在碱性的预处理液中，加入阴离子表面活性剂和凝聚剂，分离提取处理液中的沉淀，然后洗涤干燥，得到成品。该方法反应条件温和，设备简单，但要加入的表面活性剂为SDS，刺激性较强，废水处理复杂。
[0008]专利文献CN111393625B的专利技术溶菌酶结合SDS下利用超声提取PHA的方法，该方法采用的表面活性剂为SDS，废水中同样含有SDS，且回收率和纯度不够理想。且该方法需要进行多次超声处理，能耗较高。
[0009]专利文献CN111346580B的专利技术公开了一种高压均质结合超声提取聚羟基脂肪酸酯的方法和系统。该方法虽然避免了强酸、强碱和SDS带来的不利影响，但是该方法采用的纯物理的破壁方式为在高温高压蒸煮的同时进行第一次超声，离心处理重悬后进行第二次超声，其主要缺点在于能耗较高，且需要较高温度处理，超声破碎不易放大应用。
[0010]专利文献CN1190674的专利技术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，但是耗碱量大，表面活性剂添加量大，碱性蛋白酶用量大，成本比较大。

技术实现思路

[0011]为解决上述技术问题，本申请提供了一种聚羟基脂肪酸酯（PHA）的高纯度绿色环保的提取方法，通过优化破壁条件综合物理、酶解、化学等破壁方法进行高效破壁，实现PHA的高回收率和高纯度提取。用该方法获得的多种PHA产品回收率达94%以上，纯度达98%以上。
[0012]本专利技术提供了一种聚羟基脂肪酸酯的提取方法，包括：A）从发酵液中分离获得菌体，将菌体重悬于水中获得细胞液，加入表面活性剂，然后进行破壁裂解处理，获得裂解液，将裂解液固液分离，弃上清，得到沉淀；B）将步骤A）中的沉淀重悬于水中获得裂解后悬液，向裂解后悬液中加入酶进行酶解，酶解后固液分离，弃上清，得到沉淀；C）将B）中获得的沉淀重悬得到酶解后悬液，加入漂白消毒剂后进行固液分离，得到沉淀。
[0013]所述的酶为生物降解酶。所述的酶为复合酶制剂，所述的复合酶制剂包括溶菌酶、核酸降解酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶、蜗牛酶、蛋白酶。
[0014]所述的复合酶制剂按照质量份数包括：溶菌酶大于3份；核酸降解酶大于0.5份；葡聚糖酶大于1份；甘露聚糖酶大于2份；蜗牛酶大于0.5份，优选大于1份；蛋白酶大于1份。
[0015]优选的，所述的复合酶制剂按照质量份数包括：溶菌酶：3
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5份；核酸降解酶：0.5
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2份；葡聚糖酶：1
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3份；甘露聚糖酶：2
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4份；蜗牛酶：0.5
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2份，优选1
‑
2份；蛋白酶：1
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3份。
[0016]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述的酶为复合酶制剂，所述的复合酶制剂包括四份溶菌酶、一份核酸降解酶、两份葡聚糖酶、三份甘露聚糖酶、一份蜗牛酶、两份蛋白酶。
[0017]所述的复合酶制剂通过将各种酶制剂粉末按照相应的比例称量并在混合器内混匀。
[0018]所述的酶按照质量百分比多于0.01%（优选0.01
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2%，进一步优选0.01
‑
0.08%，更进一步优选0.03%
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0.05%）加入裂解后悬液中。例如按照质量百分比0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、1.0%、1.2%、1.5%、2.0%加入裂解后悬液中。
[0019]所述酶解的温度为40
‑
60℃，例如40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60℃。
[0020]所述酶解的时间为10
‑
200min，优选100
‑
200min，例如10、20、50、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200min。
[0021]所述的表面活性剂为环保型表面活性剂，优选的，所述的表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐、α
‑
烯基磺酸盐中的一种或两种以上的组合。
[0022]所述的表面活性剂的加入量为菌液干重的0.5%
‑
5.0%，例如0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%。
[0023]所述的漂白消毒剂为饮用水漂白消毒剂，优选的，所述的漂白消毒剂选自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚羟基脂肪酸酯的提取方法，其特征在于，包括：A）从发酵液中分离获得菌体，将菌体重悬于水中获得细胞液，加入表面活性剂，然后进行破壁裂解处理，获得裂解液，将裂解液固液分离，弃上清，得到沉淀；B）将步骤A）中的沉淀重悬于水中获得裂解后悬液，向裂解后悬液中加入酶进行酶解，酶解后固液分离，弃上清，得到沉淀；C）将B）中获得的沉淀重悬得到酶解后悬液，加入漂白消毒剂后进行固液分离，得到沉淀；其中，所述的酶为复合酶制剂，所述的复合酶制剂包括溶菌酶、核酸降解酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶、蜗牛酶、蛋白酶；所述的酶按照质量百分比多于0.01%加入裂解后悬液中。2.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述的复合酶制剂按照质量份数包括：溶菌酶：3
‑
5份；核酸降解酶：0.5
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2份；葡聚糖酶：1
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3份；甘露聚糖酶：2
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4份；蜗牛酶：0.5
‑
2份；蛋白酶：1
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3份。3.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述酶解的温度为40
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60℃；所述酶解的时间为10
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200min。4.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述的表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐、α
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烯基磺酸盐中的一种或两种以上的组合；所述的表面活性剂的加入量为菌液干重的0.5%
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5%。5.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述的漂白消毒剂选自过氧化丙酮、二氯异氰尿酸钠、二氧化氯中的一种或两种以上的组合；所述的漂白消毒剂的加入量为酶解料液干重的0.01
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1.5%。6.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨继帅，杨宏宇，刘兴甜，高紫君，杨力帆，武玉和，
申请(专利权)人：北京微构工场生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：