CN117187311A - 一种pha提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PHA技术领域，尤其涉及一种PHA提取方法。其包括以下步骤：S1、将含有PHA的微生物培养在合适的培养基中，提供足够的营养物质和条件；S2、当培养达到PHA产量的最高点时，收集培养液并分离；S3、将细胞沉淀洗涤后，破碎细胞；S4、使用一种溶剂来提取PHA颗粒，提取时，将溶剂与细胞溶液进行搅拌或震荡，促进PHA的释放；S5、将提取到的PHA溶液进行离心，将PHA颗粒沉淀；S6、使用适当的方法来去除残余的细胞残渣、杂质和溶剂，得到高纯度的PHA。本发明能够使PHA产量达到最高点，可以有效去除细胞残渣、杂质和溶剂，得到高纯度的PHA。
Description
技术领域
本发明涉及PHA技术领域，尤其涉及一种PHA提取方法。
背景技术
PHA为聚羟基脂肪酸酯，是很多微生物合成的一种细胞内聚酯，是一种天然的高分子生物材料。因为PHA同时具有良好的生物相容性能、生物可降解性和塑料的热加工性能。因此同时可作为生物医用材料和生物可降解包装材料，这已经成为近年来生物材料领域最为活跃的研究热点。PHA还具有非线性光学性、压电性、气体相隔性很多高附加值性能。
在微生物细胞，特别是细菌细胞中，大量地存在着一种高分子聚酯─聚羟基脂肪酸(Polyhydroxyalkanoates，简称PHA)。目前已经发现PHA聚酯有至少125种不同的单体结构，并且新的单体被不断地发现出来。由微生物合成的PHA有一些特殊的性能，包括生物可降解性、生物相容性、压电性和光学活性等。另外，根据单体结构或含量的不同，PHA的性能可从坚硬到柔软到弹性变化。PHA有许多潜在的应用前景，国内外都对其进行大量的基础和应用开发研究。最近，清华大学领先在国内外成功地实现了一种性能优良的PHA─3-羟基丁酸和3-羟基己酸的共聚物PHBHHx的工业化生产，为开发这种新型材料的应用提供了原料基础。
在PHA的提取中，常用的提取或破壁试剂有氯仿、二氯甲垸、乙酸乙酯等，也有通过次氯酸钠处理裂解细胞后再用有机溶剂进行抽提，还有通过降解微生物内非聚羟基脂肪酸酯成分以达到提纯的目的。但是，上述提取方法都存在回收率不高、产品纯度低的缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种PHA提取方法，能够使PHA产量达到最高点，可以有效去除细胞残渣、杂质和溶剂，得到高纯度的PHA。
本发明为了解决上述问题，所提出的技术方案为：一种PHA提取方法，包括以下步骤：
S1、将含有PHA的微生物培养在合适的培养基中，提供足够的营养物质和条件；
S2、当培养达到PHA产量的最高点时，收集培养液并分离；
S3、将细胞沉淀洗涤后，破碎细胞；
S4、使用一种溶剂来提取PHA颗粒，提取时，将溶剂与细胞溶液进行搅拌或震荡，促进PHA的释放；
S5、将提取到的PHA溶液进行离心，将PHA颗粒沉淀；
S6、使用适当的方法来去除残余的细胞残渣、杂质和溶剂，得到高纯度的PHA。
进一步的，培养基环境应该提供合适的碳源和能量源、氮源、矿物质和微量元素、PH值、温度、氧气供应，提供适量的搅拌保证均匀性和氧气传输。
进一步的，通过离心机将微生物细胞和培养液分离，离心机的转速为每分钟4000至4500转，离心2-10分钟。
进一步的，通过超声波破碎、高压破碎等方法对细胞进行破碎，释放PHA颗粒到细胞溶液中。
进一步的，提取PHA颗粒的溶剂可为氯仿、二氯甲烷、氯化甲烷。
进一步的，通过离心机对提取得到的PHA溶液进行离心，离心机的转速为每分钟4000至4500转，离心2-10分钟。
进一步的，使用洗涤、溶解等方法去除残余的细胞残叶、杂质和溶剂。
微生物在培养时需要合适的碳源和能量源来生长和产生PHA，常用的碳源包括葡萄糖、蔗糖、淀粉等，能量源可以是有机物质和无机物质；微生物需要氮源合成蛋白质和其他生物大分子，其中一些也可以转化为PHA合成的原料。常见的氮源包括氨态氮、硝酸盐、氨基酸等；微生物培养需要适量的矿物质和微量元素来满足细胞生长的需求，常见的矿物质包括钠、钾、镁、钙等，微量元素如铁、锰、锌、铜等；微生物的适宜生长pH范围是培养基的重要参数之一，不同的微生物株可能对pH有不同的要求，通常在培养基中添加缓冲剂来稳定pH值；不同的微生物株对温度有不同的适应范围。培养时应根据具体微生物株的要求来控制培养温度；一些微生物对氧气需求较高，称为好氧微生物，而另一些微生物则对氧气敏感，称为厌氧微生物，根据微生物的特性，提供适宜的氧气供应；微生物的培养需要适量的氧气和营养物质被充分混合，并提供适量的搅拌以保持均匀性和氧气传输。
本发明的有益效果：
本发明从富含PHA的微生物中分离提取PHA，先对微生物进行培养，能够使PHA产量达到最高点，将PHA颗粒沉淀后，再对颗粒进行处理，去除细胞残渣、杂质和溶剂，从而能够得到高纯度的PHA。
附图说明
图1为本发明一种PHA提取方法的工艺图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明提供的一种PHA提取方法，包括以下步骤：
S1、将含有PHA的微生物培养在合适的培养基中，提供足够的营养物质和条件；
S2、当培养达到PHA产量的最高点时，收集培养液并分离；
S3、将细胞沉淀洗涤后，破碎细胞；
S4、使用一种溶剂来提取PHA颗粒，提取时，将溶剂与细胞溶液进行搅拌或震荡，促进PHA的释放；
S5、将提取到的PHA溶液进行离心，将PHA颗粒沉淀；
S6、使用适当的方法来去除残余的细胞残渣、杂质和溶剂，得到高纯度的PHA。
培养基环境应该提供合适的碳源和能量源、氮源、矿物质和微量元素、PH值、温度、氧气供应，提供适量的搅拌保证均匀性和氧气传输。
通过离心机将微生物细胞和培养液分离，离心机的转速为每分钟4000至4500转，离心2-10分钟。
通过超声波破碎、高压破碎等方法对细胞进行破碎，释放PHA颗粒到细胞溶液中。
提取PHA颗粒的溶剂可为氯仿、二氯甲烷、氯化甲烷。
通过离心机对提取得到的PHA溶液进行离心，离心机的转速为每分钟4000至4500转，离心2-10分钟。
使用洗涤、溶解等方法去除残余的细胞残叶、杂质和溶剂。
首先，选择一种能产生PHA的微生物，常见的包括聚羟基丁酸脂肪酸酯(PHB)的产生菌株如Cupriavidus necator、Ralstonia eutropha等。将选定的微生物培养在合适的培养基中，提供足够的营养物质和条件以产生PHA。当培养达到PHA产量的最高点时，收集培养液，通过离心机将微生物细胞和培养液分离，离心2-10分钟。将细胞沉淀洗涤后，使用超声波破碎、高压破碎等方法破碎细胞，这将释放PHA颗粒到细胞溶液中。使用氯仿、二氯甲烷、氯化甲烷等溶剂提取PHA颗粒，将溶剂添加到细胞溶液中，这些溶剂能够溶解PHA颗粒，而不溶解其他细胞组分，提取时，将溶剂与细胞溶液进行搅拌或者震荡，促进PHAD的释放。通过离心机对提取得到的PHA溶液进行离心，离心2-10分钟，将PHA颗粒沉淀，然后，使用洗涤、溶解等方法去除残余的细胞残渣、杂质和溶剂，最终得到高纯度的PHA。
微生物需要合适的碳源和能量源来生长和产生PHA，常用的碳源包括葡萄糖、蔗糖、淀粉等，能量源可以是有机物质和无机物质；微生物需要氮源合成蛋白质和其他生物大分子，其中一些也可以转化为PHA合成的原料，常见的氮源包括氨态氮、硝酸盐、氨基酸等；微生物培养需要适量的矿物质和微量元素来满足细胞生长的需求，常见的矿物质包括钠、钾、镁、钙等，微量元素如铁、锰、锌、铜等；微生物的适宜生长pH范围是培养基的重要参数之一，不同的微生物株可能对pH有不同的要求，通常在培养基中添加缓冲剂来稳定pH值；不同的微生物株对温度有不同的适应范围，培养时应根据具体微生物株的要求来控制培养温度；一些微生物对氧气需求较高，称为好氧微生物，而另一些微生物则对氧气敏感，称为厌氧微生物，根据微生物的特性，提供适宜的氧气供应；微生物的培养需要适量的氧气和营养物质被充分混合，并提供适量的搅拌以保持均匀性和氧气传输。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (7)
1.一种PHA提取方法，其特征在于，所述PHA提取方法包括以下步骤：
S1、将含有PHA的微生物培养在合适的培养基中，提供足够的营养物质和条件；
S2、当培养达到PHA产量的最高点时，收集培养液并分离；
S3、将细胞沉淀洗涤后，破碎细胞；
S4、使用一种溶剂来提取PHA颗粒，提取时，将溶剂与细胞溶液进行搅拌或震荡，促进PHA的释放；
S5、将提取到的PHA溶液进行离心，将PHA颗粒沉淀；
S6、使用适当的方法来去除残余的细胞残渣、杂质和溶剂，得到高纯度的PHA。
2.根据权利要求1所述的一种PHA提取方法，其特征在于：培养基环境应该提供合适的碳源和能量源、氮源、矿物质和微量元素、PH值、温度、氧气供应，提供适量的搅拌保证均匀性和氧气传输。
3.根据权利要求1所述的一种PHA提取方法，其特征在于：通过离心机将微生物细胞和培养液分离，离心机的转速为每分钟4000至4500转，离心2-10分钟。
4.根据权利要求1所述的一种PHA提取方法，其特征在于：通过超声波破碎、高压破碎等方法对细胞进行破碎，释放PHA颗粒到细胞溶液中。
5.根据权利要求1所述的一种PHA提取方法，其特征在于：提取PHA颗粒的溶剂可为氯仿、二氯甲烷、氯化甲烷。
6.根据权利要求1所述的一种PHA提取方法，其特征在于：通过离心机对提取得到的PHA溶液进行离心，离心机的转速为每分钟4000至4500转，离心2-10分钟。
7.根据权利要求1所述的一种PHA提取方法，其特征在于：使用洗涤、溶解等方法去除残余的细胞残叶、杂质和溶剂。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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