甲基弯菌IMV 3011生物合成聚β-羟基丁酸酯的研究 | |
张颖鑫 | |
Subtype | 理学博士 |
Thesis Advisor | 夏春谷 |
2009-05-23 | |
Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
Department | OSSO国家重点实验室 |
Degree Discipline | 物理化学(含:化学物理) |
Keyword | 聚β-羟基丁酸酯(Phb) 甲基弯菌imv 3011 碳一化合物 生物合成 发酵 分子量 Poly (Β-hydroxybutyrate) (Phb) Methylosinus Trichosporium Imv 3011 C1 Compound Biosynthesis Fermentation Molecular Weight |
Abstract | 随着塑料工业的迅猛发展,环境污染问题接踵而至,为减轻塑料垃圾的危害,生物可降解塑料及其合成技术成为了人们关注的研究热点。聚β-羟基丁酸酯(PHB) 是生物可降解塑料的典型代表,因其具有化学合成塑料的特性,又具有良好的生物可降解性和生物相容性等特殊性能,在塑料材料领域有着广阔的发展前景。目前,PHB 生物合成路线的研究一直占据该领域的主导地位,但由于发酵成本高等因素制约,使PHB 无法与石化合成塑料竞争,难以拓宽应用市场。利用低成本高产PHB 的菌株生产更具实用性的PHB 对实现PHB 的工业化生产有十分重要的意义,也是研究者致力研究的课题。 本学位论文对利用廉价碳源生长的甲基弯菌IMV 3011 的细胞发酵培养及胞内PHB 积累开展了相关研究,通过优化细胞培养环境,完善胞内催化作用机理,扩大规模的发酵培养方式的探索,以及对PHB 分子量的调控的深入研究,建立了低成本调控甲基弯菌IMV 3011 胞内代谢合成更具实用性PHB 的方法,推进了微生物生产PHB 的工业化进程: 1. 在对甲基弯菌IMV 3011 细胞的基本生长规律和胞内PHB 的积累能力的研究基础上,利用该菌种以廉价的甲烷、甲醇作为碳源生长的优势,通过调整碳源供给、培养基组成等手段,优化胞外生长环境,促进胞内PHB 积累,在甲烷作为基本碳源供给的前提下,以少量甲醇 (2.5 g/L) 的加入在原有基础上大幅提高了细胞产量 (2.5 g/L) 及胞内PHB 的积累能力 (50%)。 2. 以已建立的甲烷氧化细菌的胞内代谢循环机理为指导,通过引入柠檬酸,苹果酸,乙酸铵等物质成功导向PHB 合成路径的研究,证明了不同物质对细胞代谢循环相应的调控作用;通过对胞内PHB 合成酶系各种酶活性的研究,对各种酶在不同PHB 积累阶段的作用进行推测。在此研究基础上,分析确立了调控甲基弯菌IMV 3011 细胞合成PHB 的关键因素,完善了该菌种胞内调控PHB 合成的作用机理,为合理调控PHB 合成提供了必要的理论依据。 3. 结合摇瓶发酵培养甲基弯菌IMV 3011 合成PHB 的研究成果,根据发酵罐发酵体系自身的特点,突破两段式的传统培养方法,探索建立了一段式的短期、高效、简便的发酵罐发酵培养生产PHB 的方法,提高了发酵生产的效率。 4. 基于前人对合成的PHB 分子量调控因素及理论的探索研究成果,通过细胞培养环境和培养方式的改变可实现甲基弯菌IMV 3011 胞内合成PHB 的分子量在8.6×105 至1.4×106 范围内变化,结合PHB 合成酶系的酶活与分子量的关系的研究结果,进一步提出了不同微生物体系合成目标分子量产品的依据,为拓宽合成聚酯的应用领域、实现合成更具商业价值的PHB 研究奠定了基础。 |
Subject Area | 生物催化 |
Funding Project | 生物与仿生催化研究组 |
Document Type | 学位论文 |
Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/1754 |
Collection | 羰基合成与选择氧化国家重点实验室(OSSO) |
Recommended Citation GB/T 7714 | 张颖鑫. 甲基弯菌IMV 3011生物合成聚β-羟基丁酸酯的研究[D]. 中国科学院研究生院,2009. |
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200955张颖鑫.pdf(2262KB) | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text |
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