CN111349218A - 聚羟基脂肪酸酯的分离方法及其制备的聚羟基脂肪酸酯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物基材料聚羟基脂肪酸酯的制备领域,具体涉及聚羟基脂肪酸酯的分离方法及其制备的聚羟基脂肪酸酯。该方法包括:将聚羟基脂肪酸酯的发酵液进行固液分离,得到菌体沉淀;然后将所述菌体沉淀进行破壁,并对所得破壁产物进行板框过滤,得到所述聚羟基脂肪酸酯;其中,所述板框过滤的滤布上预涂覆有聚羟基脂肪酸酯层。本发明采用板框过滤分离PHA,并且在所述板框过滤的滤布上预涂覆有PHA层,避免了现有技术中采用多次离心分离所造成的成本大、操作困难的缺陷,此外,本发明的方法不带入第三组分,具有PHA回收率高、所得PHA产品纯度高的特性。
Description
技术领域
本发明涉及生物基材料聚羟基脂肪酸酯的制备领域,具体涉及一种聚羟基脂肪酸酯的分离方法,以及由该方法制备的聚羟基脂肪酸酯。
背景技术
聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一类完全由微生物合成的高分子聚酯的统称。PHA具有生物可降解性和生物相容性,因而被认为是环境友好型材料,有助于解决日益严重的环境污染问题。虽然PHA的使用能够有效地避免石化塑料对环境造成的危害,但PHA存在于细菌体内,成分复杂,提取极其困难。PHA的商业化发展一直受制于其高昂的分离成本,为提高经济效益,开发低成本、高效率、高回收率的分离方法是产业化的必经之路。
已有的PHA分离提取工艺大多采用的是多次离心分离法,但离心分离法单机分离效率低、能耗大、操作难度大,且分离能力有限,要想大规模工业化需要多台离心机同时运转,一次性设备投资大。此外采用这些方法,PHA的回收率较低,得到的PHA颗粒产品的纯度也较低。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的PHA分离成本高、回收率低、产品纯度低的缺陷,提供一种聚羟基脂肪酸酯的分离方法及其制备的聚羟基脂肪酸酯,该方法具有一次投资少、生产成本低,PHA回收率高,所得PHA产品纯度高的有益效果。
为了实现上述目的,本发明一方面提供一种聚羟基脂肪酸酯的分离方法,该方法包括:将聚羟基脂肪酸酯的发酵液进行固液分离,得到菌体沉淀;然后将所述菌体沉淀进行破壁,并对所得破壁产物进行板框过滤,得到所述聚羟基脂肪酸酯;
其中,所述板框过滤的滤布上预涂覆有聚羟基脂肪酸酯层。
本发明第二方面提供如上所述的方法制备的聚羟基脂肪酸酯,所述聚羟基脂肪酸酯的纯度至少为90%。
本发明采用板框分离代替离心分离PHA,并且在所述板框过滤的滤布上预涂覆PHA层,避免了现有技术中采用多次离心分离所造成的成本大、操作困难的缺陷,此外,本发明的方法还具有PHA回收率高,所得PHA产品纯度高的特性。如实施例所示的,本发明方法的PHA回收率至少为80%,PHA产品纯度至少为90%;在更为优选的条件下,可以使PHA回收率和纯度进一步提高。
具体实施方式
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。
第一方面,本发明提供了一种聚羟基脂肪酸酯的分离方法,该方法包括:将聚羟基脂肪酸酯的发酵液进行固液分离,得到菌体沉淀;然后将所述菌体沉淀进行破壁,并对所得破壁产物进行板框过滤,得到所述聚羟基脂肪酸酯;
其中,所述板框过滤的滤布上预涂覆有聚羟基脂肪酸酯层。
本发明的发明人在研究的过程中发现,采用传统的板框过滤代替现有技术中常规采用的多次离心,虽然能够简化操作,降低成本,但也相应的导致了PHA回收率进一步降低的缺陷,这是本领域技术人员所不希望看到的。然而本发明的发明人在研究的过程中进一步发现,如果预先采用聚羟基脂肪酸酯涂覆板框过滤的滤布,不仅能够提高回收率,还能够保证PHA产品纯度。
根据本发明,虽然采用常规的聚羟基脂肪酸酯对所述滤布进行涂覆即可实现本发明的目的,但本发明的发明人发现,当所述预涂覆在所述滤布上的聚羟基脂肪酸酯的粒径大于所述破壁产物中的聚羟基脂肪酸酯的粒径时,能够进一步提高所得PHA产品的回收率和纯度。
通常情况下,所述破壁产物中的聚羟基脂肪酸酯的粒径为0.1-10μm,优选为0.3-5μm。优选的,预涂覆在所述滤布上的聚羟基脂肪酸酯的粒径为1-200μm,其中,可以通过商购获得预涂覆在所述滤布上的聚羟基脂肪酸酯,也可以通过对工厂生产的产品进行分级筛选获得。
此处需要说明的是,本文所述的“所述预涂覆在所述滤布上的聚羟基脂肪酸酯的粒径大于所述破壁产物中的聚羟基脂肪酸酯的粒径”并非是指所述预涂覆在所述滤布上的聚羟基脂肪酸酯的每一个颗粒的粒径均大于所述破壁产物中的聚羟基脂肪酸酯的每一个颗粒的粒径,而是指所述预涂覆在所述滤布上的聚羟基脂肪酸酯的平均粒径大于所述破壁产物中的聚羟基脂肪酸酯的平均粒径。
根据本发明,所述聚羟基脂肪酸酯层的厚度可以在较宽的范围内进行选择,优选的,为了进一步提高所得PHA产品的纯度,所述聚羟基脂肪酸酯层的厚度为1-30mm,优选为8-12mm,例如,可以为8mm、9mm、10mm、11mm、12mm。
根据本发明,预涂覆所述聚羟基脂肪酸酯层后的滤布的孔径优选为1-25μm,优选为2-10μm,例如,可以为2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm。
根据本发明,在所述滤布上涂覆聚羟基脂肪酸酯层的方法不受特别的限制,例如,可以将PHA与水混合后配制成悬浮液,然后涂覆在所述滤布上,再干燥从而完成聚羟基脂肪酸酯层的涂覆。
根据本发明,所述板框过滤的条件优选包括:温度为10-40℃,压力为0.2-0.8MPa,时间为1-8小时;更优选:温度为20-35℃(优选23-28℃),压力为0.6-0.7MPa,时间为3-5小时。
根据本发明,对所述聚羟基脂肪酸酯的发酵液进行固液分离的方法可以按照本领域常规的操作进行,然而本发明的发明人在研究中发现,当所述固液分离包括依次进行的第一固液分离和第二固液分离,更优选的,所述第一固液分离使用碟片式离心机,所述第二固液分离使用带式真空过滤机时,能够进一步提高最终PHA产品的回收率和纯度。
其中,本发明对所述固液分离的条件并没有特别的限制,可以为本领域常规的操作条件,但优选的,所述固液分离后,所得菌体沉淀的水含量为40-90重量%,优选为60-80重量%。
根据本发明一种优选的实施方式,所述第一固液分离使用碟片式离心机,第一固液分离后所得第一菌体沉淀的水含量为70-85重量%。所述第二固液分离使用带式真空过滤机对第一菌体沉淀继续除水,第二固液分离后所得第二菌体沉淀的水含量为60-80重量%。
根据本发明,优选的,在对所述菌体沉淀进行破壁之前,本发明的方法还包括对所述菌体沉淀进行洗涤的步骤。所述洗涤可以进一步除去菌体沉淀中的杂质,从而进一步提高PHA产品的纯度。其中,可以使用本领域常规的洗涤液对所述菌体沉淀进行洗涤,例如,水、生理盐水以及各种缓冲液,例如,PBS缓冲液等。所述洗涤的次数可以在根据菌体沉淀中所含杂质而定,优选的,洗涤1-5次。
根据本发明,所述破壁的方法可以为本领域常规的对菌体进行破壁的方法,例如,有机溶剂萃取法、物理机械破碎法、表面活性剂法、酶法等。但本发明的发明人发现,有机溶剂萃取法需要加入第三种溶剂组分,存在分离过程复杂、溶剂回收困难的弊端;机械破碎法存在能耗较大、破碎不均匀和放大难度大等问题;表面活性剂法多少会存在毒性。因此,基于如上的问题,本发明的发明人提出蒸煮法破壁或酶法破壁,更优选为蒸煮法破壁,在该优选的情况下,不仅解决了现有破壁方法的缺陷,还有效的提高了最终PHA产物的纯度。
根据本发明,优选的,在所述菌体沉淀进行破壁之前,还包括将菌体沉淀的pH值调节至破壁剂适宜作用的范围内,优选为6-10,更优选为7-9。
根据本发明,所述蒸煮法破壁的条件优选包括温度为60-200℃,压力为0.1-0.3MPa,搅拌转速为50-250rpm,时间为0.5-4小时;更优选,温度为90-130℃(90℃、100℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃),压力为0.1-0.2MPa(0.1MPa、0.12MPa、0.14MPa、0.16MPa、0.18MPa、0.2MPa),搅拌转速为80-120rpm,时间为1-2.5小时。在该优选的范围内,能够进一步提高最终所得PHA的回收率和纯度。
根据本发明,所述酶法破壁所用的酶可以为能够用于对菌体破壁的常规酶,例如,可以为溶菌酶、蛋白酶和脂肪酶中的至少一种。
根据本发明,在将所述破壁产物进行板框过滤之前,该方法还优选包括对所述破壁产物进行除杂纯化的处理。发明人发现,在对所述菌体沉淀破壁之后,破壁产物中主要包括PHA、菌体细胞壁以及各种细菌内的各种胞内成分,而PHA和细胞壁基本不溶于水。根据本发明一种优选的实施方式,使用离心的方法将所述破壁产物进行除杂,所述离心的条件使得细胞壁等杂质在上层,PHA在下层。如此,上层中不仅包含了大部分的大分子等不溶性杂质,还包括了所有的可溶性杂质,而下层主要为PHA不溶性物质。其中,所述离心优选使用碟片式离心机。
进一步优选的,在离心结束后,还包括将下层中的PHA进行洗涤。所述洗涤优选为水洗,水洗的程度为将细胞壁等大部分杂质分离出去为止,优选为1-5次。
根据本发明,该方法还包括将所述聚羟基脂肪酸酯进行干燥,例如,喷雾干燥。
根据本发明,所述聚羟基脂肪酸酯的发酵液可以为本领域常规的可用于制备聚羟基脂肪酸酯的微生物的发酵液,优选的,所述微生物为嗜盐菌,例如,可以为盐单胞菌属中的一种,根据本发明一种优选的实施方式,所述PHA发酵菌种为盐单胞菌(Halomonas sp.);更优选的,所述PHA发酵菌种为盐单胞菌(Halomonas sp.)TD01,其保藏编号为CGMCCNO.4353(CN201010578858.8)。
第二方面,本发明还提供了如上所述的方法制备的聚羟基脂肪酸酯,所述聚羟基脂肪酸酯的纯度至少为90%。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中:
碟片式离心机购自南京华盛分离机械技术有限公司,型号DR203;
带式真空过滤机购自湖州核工惠能环保过滤科技有限公司,型号DY-500;
板框过滤机购自海宁市云飞过滤设备有限公司,型号YF-100-1;
表面活性剂十二烷基磺酸购自叶源生物科技有限公司,货号S15013;
溶菌酶CAS:12650-88-3,购自北京东方瑞德生物技术有限公司;
聚羟基脂肪酸酯购自蓝晶生物科技有限公司,粒径1-200μm,用于涂覆在板框过滤机的滤布上形成聚羟基脂肪酸酯层;
PHA的回收率和纯度的检测方法参考文献(Engineering self-flocculatingHalomonas campaniensis for wastewaterless open and continuous fermentation)。
制备例
本制备例用于说明聚羟基脂肪酸酯的发酵液的制备
将盐单胞菌(TD01,其保藏编号为CGMCC NO.4353(CN201010578858.8))接种于种子培养基(5g/L的酵母粉、10g/L的蛋白胨以及60g/L的氯化钠)中在37℃和200rpm的条件下进行一级活化培养,培养至OD600达到4左右,得到一级种子液;
将所述一级种子液以10体积%的接种量接种于种子培养基中,在37℃和200rpm的条件下进行二级活化培养,培养至OD600达到4左右,得到二级种子液。
然后按10体积%的接种量将二级种子液接入到初始发酵培养基(氯化钠50g/L,葡萄糖50g/L,玉米浆粉15g/L,尿素2g/L,硫酸镁0.2g/L,磷酸二氢钾5g/L,微量元素母液I10mL/L,微量元素母液II 3mL/L。所述微量元素母液I和II,参照引用专利CN201010578858.8)中,发酵体系不灭菌直接发酵。控制温度37℃,转速控制600-1000rpm,通风量0.5-2.0vvm,初始溶氧控制在30%以上;发酵过程中通过补料控制糖浓度在5-20g/L之间,用NaOH控制发酵pH为8-9之间,发酵48小时。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的聚羟基脂肪酸酯的分离方法
(1)将制备例制备的聚羟基脂肪酸酯发酵液通过碟片式离心机进行离心分离,分离条件包括转速6000rpm,进料量60L/min,将发酵液分成富含发酵菌体的底流(水含量75重量%)和发酵残液顶流。
(2)将步骤(1)得到的富含目标菌体的底流泵入带式真空过滤机,对底流中的菌体进行滤干,滤干的条件包括压力0.3MPa,处理量20kg/min,滤干后的菌体(含水量70重量%)进入提取罐待下一步处理。
(3)将提取罐内的菌体进行水洗3次、离心分离,去除其中的杂质。
(4)向步骤(3)所述的提取罐中加入酸碱调节剂调节pH至9,然后在温度120℃、压力0.15MPa、转速100rpm下搅拌并蒸煮2小时,进行破壁。
(5)将步骤(4)中破壁后的含PHA混合液泵入碟片式离心分离机,分离的条件使得从上部顶流中分离出菌体壁等杂质,富含PHA的下部沉淀继续返回到提取罐中进行反复水洗2次。
(6)将步骤(5)中分离出菌体壁后的PHA混合流泵入板框过滤机进行固液分离,分离条件温度为25℃,压力为0.7MPa,时间5小时。分离出其中的PHA固体颗粒。其中,板框过滤机的滤布上涂覆有聚羟基脂肪酸酯层,厚度为8mm,涂覆所述聚羟基脂肪酸酯层的滤布的孔径为2μm。
(7)步骤(6)中板框分离出来的固体PHA进行喷雾干燥,获得PHA干粉,回收率和纯度如表1所示。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的聚羟基脂肪酸酯的分离方法
(1)将制备例制备的聚羟基脂肪酸酯发酵液通过碟片式离心机进行离心分离,分离条件包括转速5500rpm,进料量55L/min,将发酵液分成富含发酵菌体的底流(水含量85重量%)和发酵残液顶流。
(2)将步骤(1)得到的富含目标菌体的底流泵入带式真空过滤机,对底流中的菌体进行滤干,滤干的条件包括0.35MPa,处理量23kg/min,滤干后的菌体(含水量80重量%)进入提取罐待下一步处理。
(3)将提取罐内的菌体进行水洗2次、离心分离,去除其中的杂质。
(4)向步骤(3)所述的提取罐中加入酸碱调节剂调节pH至8,然后在温度90℃、压力0.1MPa、转速120rpm下搅拌并蒸煮2.5小时,进行破壁。
(5)将步骤(4)中破壁后的含PHA混合液泵入碟片式离心分离机,分离的条件使得从上部顶流中分离出菌体壁等杂质,富含PHA的下部沉淀继续返回到提取罐中进行反复水洗2次。
(6)将步骤(5)中分离出菌体壁后的PHA混合流泵入板框过滤机进行固液分离,分离条件温度为30℃,压力为0.6MPa,时间为4小时,分离出其中的PHA固体颗粒。其中,板框过滤机的滤布上涂覆有聚羟基脂肪酸酯层,厚度为10mm,涂覆所述聚羟基脂肪酸酯层的滤布的孔径为5μm。
(7)步骤(6)中板框分离出来的固体PHA进行喷雾干燥,获得PHA干粉,回收率和纯度如表1所示。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的聚羟基脂肪酸酯的分离方法
(1)将制备例制备的聚羟基脂肪酸酯发酵液通过碟片式离心机进行离心分离,分离条件包括转速5000rpm,进料量50L/min,将发酵液分成富含发酵菌体的底流(水含量70重量%)和发酵残液顶流。
(2)将步骤(1)得到的富含目标菌体的底流泵入带式真空过滤机,对底流中的菌体进行滤干,滤干的条件包括0.4MPa处理量25kg/min,滤干后的菌体(含水量60重量%)进入提取罐待下一步处理。
(3)将提取罐内的菌体进行水洗2次、离心分离,去除其中的杂质。
(4)向步骤(3)所述的提取罐中加入酸碱调节剂调节pH至7,然后在温度130℃、压力0.2MPa、转速80rpm下搅拌并蒸煮1小时,进行破壁。
(5)将步骤(4)中破壁后的含PHA混合液泵入碟片式离心分离机,分离的条件使得从上部顶流中分离出菌体壁等杂质,富含PHA的下部沉淀继续返回到提取罐中进行反复水洗2次。
(6)将步骤(5)中分离出菌体壁后的PHA混合流泵入板框过滤机进行固液分离,分离条件温度为35℃,压力为0.65MPa,时间为3小时。分离出其中的PHA固体颗粒。其中,板框过滤机的滤布上涂覆有聚羟基脂肪酸酯层,厚度为12mm,涂覆所述聚羟基脂肪酸酯层的滤布的孔径为10μm。
(7)步骤(6)中板框分离出来的固体PHA进行喷雾干燥,获得PHA干粉,回收率和纯度如表1所示。
实施例4
本实施例用于说明本发明提供的聚羟基脂肪酸酯的分离方法
(1)将制备例制备的聚羟基脂肪酸酯发酵液通过碟片式离心机进行离心分离,分离条件包括转速4000rpm,进料量50L/min,将发酵液分成富含发酵菌体的底流(水含量90重量%)和发酵残液顶流。
(2)将步骤(1)得到的富含目标菌体的底流泵入带式真空过滤机,对底流中的菌体进行滤干,滤干的条件包括0.5MPa处理量20kg/min,滤干后的菌体(含水量65重量%)进入提取罐待下一步处理。
(3)将提取罐内的菌体进行水洗2次、离心分离,去除其中的杂质。
(4)向步骤(3)所述的提取罐中加入酸碱调节剂调节pH至6,然后加入溶菌酶并在温度50℃、压力0.1MPa、转速250rpm下搅拌4小时,进行破壁。
(5)将步骤(4)中破壁后的含PHA混合液泵入碟片式离心分离机,分离的条件使得从上部顶流中分离出菌体壁等杂质,富含PHA的下部沉淀继续返回到提取罐中进行反复水洗2次。
(6)将步骤(5)中分离出菌体壁后的PHA混合流泵入板框过滤机进行固液分离,分离条件温度为40℃,压力为0.8MPa,时间为2小时,分离出其中的PHA固体颗粒。其中,板框过滤机的滤布上涂覆有聚羟基脂肪酸酯层,厚度为14mm,涂覆所述聚羟基脂肪酸酯层的滤布的孔径为1μm。
(7)步骤(6)中板框分离出来的固体PHA进行喷雾干燥,获得PHA干粉,回收率和纯度如表1所示。
实施例5
本实施例用于说明本发明提供的聚羟基脂肪酸酯的分离方法
(1)将制备例制备的聚羟基脂肪酸酯发酵液通过碟片式离心机进行离心分离,分离条件包括7000rpm,进料量50L/min,将发酵液分成富含发酵菌体的底流(水含量60重量%)和发酵残液顶流。
(2)将步骤(1)得到的富含目标菌体的底流泵入带式真空过滤机,对底流中的菌体进行滤干,滤干的条件包括0.5MPa处理量20kg/min,滤干后的菌体(含水量50重量%)进入提取罐待下一步处理。
(3)将提取罐内的菌体进行水洗2次、离心分离,去除其中的杂质。
(4)向步骤(3)所述的提取罐中加入酸碱调节剂调节pH至10,然后在温度200℃、压力0.3MPa、转速120rpm下搅拌并蒸煮0.5小时,进行破壁。
(5)将步骤(4)中破壁后的含PHA混合液泵入碟片式离心分离机,分离的条件使得从上部顶流中分离出菌体壁等杂质,富含PHA的下部沉淀继续返回到提取罐中进行反复水洗2次。
(6)将步骤(5)中分离出菌体壁后的PHA混合流泵入板框过滤机进行固液分离,分离条件温度为15℃,压力为0.2MPa,时间为8小时,分离出其中的PHA固体颗粒。其中,板框过滤机的滤布上涂覆有聚羟基脂肪酸酯层,厚度为20mm,涂覆所述聚羟基脂肪酸酯层的滤布的孔径为20μm。
(7)步骤(6)中板框分离出来的固体PHA进行喷雾干燥,获得PHA干粉,回收率和纯度如表1所示。
实施例6
本实施例用于说明本发明提供的聚羟基脂肪酸酯的分离方法
按照实施例2的方法进行聚羟基脂肪酸酯的分离,不同的是,将步骤(2)的带式真空过滤机替换为碟片式离心机,并按照步骤(1)的条件分离。回收率和纯度如表1所示。
实施例7
本实施例用于说明本发明提供的聚羟基脂肪酸酯的分离方法
按照实施例2的方法进行聚羟基脂肪酸酯的分离,不同的是,将步骤(4)中的加入足量的十二烷基磺酸,在常温以及0.1MPa下维持4h,也即,不进行加热加压处理。回收率和纯度如表1所示。
实施例8
本实施例用于说明本发明提供的聚羟基脂肪酸酯的分离方法
按照实施例2的方法进行聚羟基脂肪酸酯的分离,不同的是,步骤(6)中,用于涂覆聚羟基脂肪酸酯层的聚羟基脂肪酸酯为从破壁产物中分离出的聚羟基脂肪酸酯。回收率和纯度如表1所示。
对比例1
本对比例用于说明参比的聚羟基脂肪酸酯的分离方法
按照实施例1的方法进行聚羟基脂肪酸酯的分离,不同的是,步骤(6)中,所用滤布未涂覆有聚羟基脂肪酸酯层。回收率和纯度如表1所示。
对比例2
本对比例用于说明参比的聚羟基脂肪酸酯的分离方法
按照实施例1的方法进行聚羟基脂肪酸酯的分离,不同的是,步骤(6)中,所用滤布涂覆的为硅藻土层。回收率和纯度如表1所示。
对比例3
本对比例用于说明参比的聚羟基脂肪酸酯的分离方法
按照Engineering self-flocculating Halomonas campaniensis forwastewaterless open and continuous fermentation,Biotechnology andBioengineering[J].2019;116:805-815公开的方法对制备的发酵液进行PHA的提取。回收率和纯度如表1所示。
表1
实施例编号 | 回收率(%) | 纯度(%) |
实施例1 | 86 | 94 |
实施例2 | 85 | 93 |
实施例3 | 84 | 92 |
实施例4 | 80 | 91 |
实施例5 | 82 | 90 |
实施例6 | 85 | 92 |
实施例7 | 81 | 90 |
实施例8 | 83 | 92 |
对比例1 | 70 | 88 |
对比例2 | 75 | 84 |
对比例3 | 79 | 90 |
通过表1的结果可以看出,采用板框分离代替离心分离PHA,并且在所述板框过滤的滤布上预涂覆有PHA层,避免了现有技术中采用多次离心分离所造成的成本大、操作困难的缺陷,此外,本发明的方法还具有PHA回收率高,且所得PHA产品纯度高的特性。如实施例所示的,本发明方法的PHA回收率至少为80%,PHA产品纯度至少为90%;将实施例1-3与实施例4-8相比可以看出,在更为优选的条件下,可达到PHA回收率和纯度进一步提高。此外,采用本发明优选的破壁方法,不引入第三组分,进一步提高了PHA的纯度。
进一步的,实施例2与实施例6相比,采用优选的分离方式,能够进一步节约成本。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚羟基脂肪酸酯的分离方法,其特征在于,该方法包括:将聚羟基脂肪酸酯的发酵液进行固液分离,得到菌体沉淀;然后将所述菌体沉淀进行破壁,并对所得破壁产物进行板框过滤,得到所述聚羟基脂肪酸酯;
其中,所述板框过滤的滤布上预涂覆有聚羟基脂肪酸酯层。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,预涂覆在所述滤布上的聚羟基脂肪酸酯的平均粒径大于所述破壁产物中的聚羟基脂肪酸酯的平均粒径;
优选的,预涂覆在所述滤布上的聚羟基脂肪酸酯的粒径范围为1-200μm。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述聚羟基脂肪酸酯层的厚度为1-30mm。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法,其中,预涂覆有聚羟基脂肪酸酯层的滤布的孔径为1-25μm。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述固液分离的条件使得所述菌体沉淀的水含量为40-90重量%;
优选的,所述固液分离包括第一固液分离和第二固液分离;
更优选的,所述第一固液分离使用碟片式离心机,所述第二固液分离使用带式真空过滤机;
进一步优选的,在对所述菌体沉淀进行破壁之前,该方法还包括对所述菌体沉淀进行洗涤的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述破壁的方法包括:将所述菌体沉淀的pH调节至6-10,然后进行蒸煮破壁;
优选的,所述蒸煮破壁的条件包括:温度为60-200℃,压力为0.1-0.3MPa,搅拌转速50-250rpm,时间为0.5-4小时。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,在将所述破壁产物进行板框过滤之前,该方法还包括对所述破壁产物进行除杂处理;
优选的,所述除杂的方法包括:将所述破壁产物进行离心处理,所述离心的条件使得杂质在上层,PHA在下层;
更优选的,所述除杂的方法还包括将下层中的PHA进行洗涤。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法,其中,所述板框过滤的条件包括:温度为10-40℃,压力为0.2-0.8MPa,时间为1-8小时。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法,其中,该方法还包括将所述聚羟基脂肪酸酯进行喷雾干燥。
10.权利要求1-9中任意一项所述的方法制备的聚羟基脂肪酸酯,所述聚羟基脂肪酸酯的纯度至少为90%。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113354802A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-09-07 | 清华大学 | 聚羟基脂肪酸酯的高纯度提取方法 |
CN114262724A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-04-01 | 中粮生物科技股份有限公司 | 喷射液化连续破壁法提取分离聚羟基脂肪酸脂的方法和系统 |
CN115786411A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-03-14 | 北京微构工场生物技术有限公司 | 聚羟基脂肪酸酯的提取方法 |
CN116144046A (zh) * | 2022-06-06 | 2023-05-23 | 北京蓝晶微生物科技有限公司 | 一种聚羟基脂肪酸酯凝集体的制备方法 |
CN114262724B (zh) * | 2021-11-19 | 2024-05-17 | 中粮生物科技股份有限公司 | 喷射液化连续破壁法提取分离聚羟基脂肪酸脂的方法和系统 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114308409A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-04-12 | 中粮生物科技股份有限公司 | 利用卧螺离心分离聚羟基脂肪酸酯的方法和系统 |
CN114294905B (zh) * | 2021-11-19 | 2023-04-25 | 中粮生物科技股份有限公司 | 利用红外或微波干燥聚羟基脂肪酸酯的方法 |
CN116970538A (zh) * | 2023-09-11 | 2023-10-31 | 珠海麦得发生物科技股份有限公司 | 一株广碳源利用的盐单胞菌及应用 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1328160A (zh) * | 2000-06-13 | 2001-12-26 | 中国科学院微生物研究所 | 一种从发酵液中直接提取聚羟基烷酸酯的一步分离法 |
CN1464063A (zh) * | 2002-06-25 | 2003-12-31 | 宁波天安生物材料有限公司 | 从细菌发酵液中直接分离提纯胞内聚羟基脂肪酸酯的方法 |
CN1844185A (zh) * | 2006-03-06 | 2006-10-11 | 清华大学 | 一种提取微生物胞内聚羟基脂肪酸酯的方法 |
CN102492737A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-06-13 | 宁波蓝鼎电子科技有限公司 | 从微生物胞内分离提纯聚羟基烷酸酯的方法 |
US20150140621A1 (en) * | 2009-08-27 | 2015-05-21 | Newlight Technologies, Llc | Polyhydroxyalkanoate production and related processes |
CN109504715A (zh) * | 2017-09-15 | 2019-03-22 | 北京蓝晶微生物科技有限公司 | 一种制备聚羟基脂肪酸酯(pha)的方法 |
US20190203237A1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-07-04 | Genecis Bioindustries Inc. | Method for producing polyhydroxyalkanoates (pha) from organic waste |
WO2019171316A1 (en) * | 2018-03-07 | 2019-09-12 | Universita' Degli Studi Di Roma "La Sapienza" | Method for the production of polyhydroxyalkanoates (phas) from high solid content organic waste |
CN111019108A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-04-17 | 清华大学 | 一种提取并纯化聚羟基脂肪酸酯的方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111346580B (zh) * | 2020-04-29 | 2020-12-11 | 吉林中粮生化有限公司 | 高温高压下结合超声提取聚羟基脂肪酸酯的方法和系统 |
-
2020
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1328160A (zh) * | 2000-06-13 | 2001-12-26 | 中国科学院微生物研究所 | 一种从发酵液中直接提取聚羟基烷酸酯的一步分离法 |
CN1464063A (zh) * | 2002-06-25 | 2003-12-31 | 宁波天安生物材料有限公司 | 从细菌发酵液中直接分离提纯胞内聚羟基脂肪酸酯的方法 |
CN1844185A (zh) * | 2006-03-06 | 2006-10-11 | 清华大学 | 一种提取微生物胞内聚羟基脂肪酸酯的方法 |
US20150140621A1 (en) * | 2009-08-27 | 2015-05-21 | Newlight Technologies, Llc | Polyhydroxyalkanoate production and related processes |
CN102492737A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-06-13 | 宁波蓝鼎电子科技有限公司 | 从微生物胞内分离提纯聚羟基烷酸酯的方法 |
CN109504715A (zh) * | 2017-09-15 | 2019-03-22 | 北京蓝晶微生物科技有限公司 | 一种制备聚羟基脂肪酸酯(pha)的方法 |
US20190203237A1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-07-04 | Genecis Bioindustries Inc. | Method for producing polyhydroxyalkanoates (pha) from organic waste |
WO2019171316A1 (en) * | 2018-03-07 | 2019-09-12 | Universita' Degli Studi Di Roma "La Sapienza" | Method for the production of polyhydroxyalkanoates (phas) from high solid content organic waste |
CN111019108A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-04-17 | 清华大学 | 一种提取并纯化聚羟基脂肪酸酯的方法 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113354802A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-09-07 | 清华大学 | 聚羟基脂肪酸酯的高纯度提取方法 |
CN113354802B (zh) * | 2021-05-26 | 2022-04-22 | 清华大学 | 聚羟基脂肪酸酯的高纯度提取方法 |
CN114262724A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-04-01 | 中粮生物科技股份有限公司 | 喷射液化连续破壁法提取分离聚羟基脂肪酸脂的方法和系统 |
CN114262724B (zh) * | 2021-11-19 | 2024-05-17 | 中粮生物科技股份有限公司 | 喷射液化连续破壁法提取分离聚羟基脂肪酸脂的方法和系统 |
CN116144046A (zh) * | 2022-06-06 | 2023-05-23 | 北京蓝晶微生物科技有限公司 | 一种聚羟基脂肪酸酯凝集体的制备方法 |
WO2023236718A1 (zh) * | 2022-06-06 | 2023-12-14 | 北京蓝晶微生物科技有限公司 | 一种聚羟基脂肪酸酯凝集体的制备方法 |
CN116144046B (zh) * | 2022-06-06 | 2024-01-23 | 北京蓝晶微生物科技有限公司 | 一种聚羟基脂肪酸酯凝集体的制备方法 |
CN115786411A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-03-14 | 北京微构工场生物技术有限公司 | 聚羟基脂肪酸酯的提取方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11203663B2 (en) | 2021-12-21 |
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US20210340316A1 (en) | 2021-11-04 |
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