论文部分内容阅读
PHA是许多原核生物在非平衡生长条件(如N、P、S、Mg限制或O2限制)下合成的细胞内碳源与能源储存物。它不仅具有类似于化学合成塑料的理化性质，而且具有生物可降解性、生物相容性、压电性和光学活性等优良特性，自然界中许多属、种的细菌在胞内都能积累PHA颗粒。 与传统塑料相比，PHA的生产成本仍然相对较高，为了降低PHA的生产成本和资源化利用高浓度有机废水产酸废液中的含碳有机物，本研究利用尼罗兰平板筛选分离，从大豆废水活性污泥和实验室驯化的SBR反应器中筛选到两株能够以小分子有机酸为碳源合成PHA的细菌，编号分别为WD-3、WS-1。以目前应用较多的真养产碱杆菌为对照试验，对这两株菌合成PHA的摇瓶发酵试验条件进行了对比分析和讨论。以期获得低成本，高PHA产量的发酵条件。 经过16SrDNA序列分析，在NCBI数据库中检索数据，WD-3与Enterobacter sp.的同源性为98％，WS-1与Thauera sp.的同源性为99%。因此，初步鉴定WD-3为肠杆菌属(Enterobacter sp.)，WS-1为陶厄氏菌属(Thauera sp.)。这两株菌在透射电镜下观察，在发酵培养后期，细胞内均含有大量的PHA颗粒。 通过正交试验，获得了对PHA合成影响最大的因素，并通过单因素实验(碳源、C/N、C/P、pH、发酵时间等影响因素)对发酵培养基的组成及发酵条件进行了优化。试验结果表明，碳源及氮源对微生物合成PHA的影响较大。菌株WD-3在优化后的培养条件下振荡培养150h后，细胞干重达6.57g/L，PHA含量为45.7%，PHA浓度达到3.01 g/L，比优化前提高108.8%。菌株WS-1在优化后的发酵培养条件下，振荡培养48h后，PHA含量为51.2%，菌体干重7.12 g/L比优化前提高了50.8%。 经过与真养产碱杆菌对比分析可知，在以丁酸钠为碳源的情况下，WD-3与WS-1的PHA的产量明显高于真养产碱杆菌，且WD-3与WS-1合成PHA的途径也不相同，WS-1与真养产碱杆菌类似，即在奇数碳源的情况下能够合成PHV；在偶数碳源的情况下积累PHB；WD-3在偶数碳和奇数碳源的情况下，细胞内可同时合成PHB和PHV。这对于PHA的改性和生产应用具有重大的意义。 研究还对WD-3在优化培养条件下分批发酵培养特性进行了分析，在Logistic方程和Luedeking-Piret方程的基础上,建立了WD-3菌发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物形成的动力学模型。经过验证模型预测值和实验值吻合较好,表明此动力学模型对指导PHA的发酵生产具有实际意义。