发酵制备聚羟基脂肪酸酯的方法技术

本发明专利技术涉及聚羟基脂肪酸酯发酵领域，公开了一种发酵制备聚羟基脂肪酸酯的方法，该方法包括：在能够发酵产聚羟基脂肪酸酯的条件下，将聚羟基脂肪酸酯发酵菌种接种至含有磷酸盐的发酵培养基中进行发酵；其中，所述磷酸盐为水溶性磷酸盐，且相对于1L的发酵培养基，所述磷酸盐的用量为5

【技术实现步骤摘要】
发酵制备聚羟基脂肪酸酯的方法


[0001]本专利技术涉及聚羟基脂肪酸酯发酵领域，具体涉及一种发酵制备聚羟基脂肪酸酯的方法。

技术介绍

[0002]随着“减塑”政策的拟定与实施，开发能够替代塑料的新型可降解产品已成为生物
的主流方向。其中以聚羟基脂肪酸酯
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PHA(Polyhydroxyalkanoates)为代表的可以生物基为底物生产的可降解原料是带动未来“绿色制造”行业的主要产品。据报道，到2030年世界塑料制品的体量将达到7亿吨，可降解材料的生产与成品转化将有望在其中形成主导力量。目前所推算出的PHA最佳生产成本是4美元每千克左右，当前限制PHA产品民用化的最大阻碍就是高昂的成本。
[0003]另外，现有以盐单胞菌为菌种进行的PHA发酵，在发酵后期会出现干重和含量降低的现象，生物量不能稳定积累，最终导致PHA产量低。另外，发酵周期长，耗电量高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的成本高、生物量不能稳定积累、PHA产量低、发酵周期长及耗电高的技术问题，提供一种发酵制备PHA的方法。
[0005]本专利技术的专利技术人在实验中意外发现，在原发酵条件的基础上，在初始培养基中增加磷酸盐用量，结果显示在保持菌体量和提高PHA含量方面有较好的表现。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种发酵制备聚羟基脂肪酸酯的方法，该方法包括：在能够发酵产聚羟基脂肪酸酯的条件下，将聚羟基脂肪酸酯发酵菌种接种至含有磷酸盐的发酵培养基中进行发酵；
[0007]其中，所述磷酸盐为水溶性磷酸盐，且相对于1L的发酵培养基，所述磷酸盐的用量为5
‑
12g。
[0008]本专利技术提供的发酵制备聚羟基脂肪酸酯的方法，该方法通过提高磷酸盐的添加量，本专利技术能够获得如下有益技术效果：
[0009](1)本专利技术的方法能够保证发酵后期，主要是在发酵36h以后，生物量的稳定积累，可以保证终点PHA含量有所提高；
[0010](2)使用本专利技术可将发酵周期缩短8％，使发酵电单耗在现有基础上降低700度。
具体实施方式
[0011]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术提供一种发酵制备聚羟基脂肪酸酯的方法，该方法包
括：在能够发酵产聚羟基脂肪酸酯的条件下，将聚羟基脂肪酸酯发酵菌种接种至含有磷酸盐的发酵培养基中进行发酵；
[0013]其中，所述磷酸盐为水溶性磷酸盐，且相对于1L的发酵培养基，所述磷酸盐的用量为5
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12g，优选6
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10g。该方法能够实现生物量的稳定积累、PHA产量高，耗电量有所降低，发酵成本低，周期短。需要说明的是，此处的磷酸盐指的是初始培养基中的磷酸盐。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，为了使发酵过程中的细菌在分裂时能更好的合成细胞壁，并保证所合成的新细胞壁韧性更强，形态更稳固，所述磷酸盐优选为磷酸二氢盐、磷酸氢盐和正磷酸盐中的至少一种。进一步优选地，所述磷酸盐选自磷酸氢二钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠和磷酸二氢钠中的至少一种。
[0015]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述磷酸盐同时包括磷酸钾盐和磷酸钠盐。该两种磷酸盐是发酵过程中重要的营养物质，两种磷酸盐复合使用可大幅增加磷元素的补充量，同时钾、钠离子是影响细胞膜通透性的重要离子，本专利技术因在钠离子较高的环境中发酵，因此需要额外提供一部分钾离子来保证发酵液钠、钾离子浓度的平衡。本专利技术所使用的磷酸钾盐和磷酸钠盐含有细菌生长所必需的金属离子，可调节细胞内外营养物质浓度差，促进营养物质的运输。进一步优选地，所述磷酸钾盐和所述磷酸钠盐的重量比为0.2
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1.6：1。例如可以是磷酸氢二钾、磷酸氢二钠等。
[0016]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述发酵培养基还含有碳源、氮源、镁盐和钠盐，其中，所述镁盐不包括含磷的镁盐，所述钠盐不包括含磷的钠盐。
[0017]本专利技术中，所述发酵培养基中还含有PHA发酵过程中其他的组分，例如，氮源、碳源、镁盐和钠盐。
[0018]本专利技术中，所述氮源的种类没有特别的限制，只要能够为PHA发酵菌种提供所需的氮源即可，可以为有机氮源，例如，酵母粉、玉米浆、玉米浆粉、豆粕粉、氨基酸等，也可以为无机氮源，例如，尿素、硫酸铵、碳酸铵等。根据本专利技术一种优选地实施方式，所述氮源为有机氮源，更优选为玉米浆。
[0019]本专利技术中，所述氮源的含量可以在较宽的范围内选择，优选地，相对于1L发酵培养基，所述氮源的含量为15
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40g，例如，15g、20g、25g、30g、35g、40g，优选为20
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30g。
[0020]本专利技术中，所述碳源为微生物可直接利用的碳源，包括但不限于葡萄糖、果糖、蔗糖等。其中，所述碳源可在较宽范围选择，相对于1L发酵培养基，所述碳源含量为10
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30g，可为10、10.5、20、20.5、30g。优选为20
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30g
[0021]优选地，相对于1L发酵培养基，所述碳源含量为15
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35g、氮源的含量为20
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60g、镁盐的含量为0.1
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0.5g、钠盐的含量为30
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70g；
[0022]本专利技术中，所述镁盐可以为常规的各种可溶性镁盐，但不包括磷酸的镁盐，优选地，所述镁盐为硫酸镁和/或氯化镁。其中，所述镁盐的含量可以在较宽的范围内选择，优选地，相对于1L发酵培养基，所述镁盐的含量为0.1
‑
1g，例如，可以为0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g、0.6g、0.7g、0.8g、0.9g、1g，优选为0.1
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0.4g。
[0023]本专利技术中，所述钠盐可以为常规的各种钠盐，但不包括磷酸的钠盐，优选地，钠盐为氯化钠。其中，所述钠盐的含量可以在较宽的范围内选择，优选地，相对于1L发酵培养基，所述钠盐的含量为30
‑
70g，例如，可以为30g、35g、40g、45g、50g、55g、60g、65g、70g，优选为
55
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70g。
[0024]需要说明的是，如上各物质的含量指的是在培养基中各物质的含量，而并非是指各物质的总投料量。
[0025]本专利技术中，PHA发酵的温度可以为其常规的发酵温度，优选地，温度为30
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45℃，例如，可以为30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、35.5℃、36℃、36.5℃、37℃、37.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发酵制备聚羟基脂肪酸酯的方法，其特征在于，该方法包括：在能够发酵产聚羟基脂肪酸酯的条件下，将聚羟基脂肪酸酯发酵菌种接种至含有磷酸盐的发酵培养基中进行发酵；其中，所述磷酸盐为水溶性磷酸盐，且相对于1L的发酵培养基，所述磷酸盐的用量为5
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12g。2.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于1L的发酵培养基，所述磷酸盐的用量为6
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10g；优选地，所述磷酸盐为磷酸二氢盐、磷酸氢盐和正磷酸盐中的至少一种；优选地，所述磷酸盐选自磷酸氢二钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠和磷酸二氢钠中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述磷酸盐包括磷酸钾盐和磷酸钠盐；优选地，所述磷酸钾盐和所述磷酸钠盐的重量比为0.2
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1.6：1。4.根据权利要求1
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3中任意一项所述的方法，其中，所述发酵培养基还含有碳源、氮源、镁盐和钠盐，其中，所述镁盐不包括含磷的镁盐，所述钠盐不包括含磷的钠盐；优选地，相对于1L发酵培养基，所述碳源含量为10
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30g、氮源的含量为15
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40g、镁盐的含量为0.1
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1g、钠盐的含量为30
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70g；优选地，所述碳源为含碳有机物；优选选自葡萄糖、果糖和蔗糖中的至少一种；优选地，所述氮源为有机氮源和/或无机氮源；优选为玉米浆；优选地，所述镁盐为硫酸镁和/或氯化镁；优选地，所述钠盐为氯化钠。5.根据权利要求1
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4中任意一项所述的方法，其中，所述发酵的条件包括：温度为30
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45℃，pH值为7
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9，溶氧量为1
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45％。6.根据权利要求1
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5中任意一项所述的方法，其中，所述发酵在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为400
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1000rpm。7.根据权利要求1
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6中任意一项所述的方法，其中，所述发酵在通风的条件下进行，通风量为0.5
‑
2vvm。8.根据权利要求1
‑
7中任意一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟毅，唐堂，刘海军，汤维涛，周卫强，彭超，田芳，李凡，李义，
申请(专利权)人：中粮营养健康研究院有限公司吉林中粮生化有限公司，
类型：发明
国别省市：