[發(fā)明專利]聚酯顆粒的提取及純化

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080030356.X
• 申請(qǐng)日: 2010-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN102510796A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·蘇德席·酷瑪·A/L;C·卡那帕斯·皮勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬來(lái)西亞理科大學(xué)
• 主分類號(hào): B29B17/00
• 分類號(hào): B29B17/00;C08J11/00;C12S99/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;賈慧琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚酯顆粒，特別是細(xì)胞生物質(zhì)中的聚羥基脂肪酸酯(PHAs)的提取及純化的方法。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種利用了合適的動(dòng)物的消化系統(tǒng)的自然環(huán)保的工藝提取及純化PHA及其它聚酯顆粒的方法。

背景技術(shù)

毋庸置疑，塑料是人類發(fā)明的最有用的一種材料。對(duì)塑料的應(yīng)用廣泛存在于我們的現(xiàn)代生活，因?yàn)槠渚哂卸鄻拥牟牧闲阅埽?jīng)久耐用，重量輕，易于加工，成本低且很惰性。日用塑料是從石化資源中生產(chǎn)的，這種資源是不可再生的，總有耗盡的一天。此外石化塑料不能被生物降解，因此不能被我們的自然生物系統(tǒng)吸收。為了解決上述問(wèn)題，同時(shí)充分意識(shí)到塑料在現(xiàn)代生活中的重要性，人們對(duì)能由可再生資源生產(chǎn)且能被生物降解的塑料的興趣日益增長(zhǎng)。

PHAs和聚乳酸(PLA)是具有熱塑性的生物可降解和生物源塑料的兩個(gè)例子。關(guān)于這兩種生物源聚酯的研究有很多。許多自然界中存在的微生物能夠在碳源過(guò)剩的情況下生產(chǎn)PHAs，并以非水溶性顆粒的形式在細(xì)胞質(zhì)中富集。利用基因工程技術(shù)能夠構(gòu)建有能力生產(chǎn)各類PHA的重組微生物和轉(zhuǎn)基因植物。最近，研究也發(fā)現(xiàn)重組的細(xì)菌細(xì)胞能同時(shí)產(chǎn)生PHAs和PLA。

PHAs生產(chǎn)的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是細(xì)胞生物質(zhì)中PHAs的提取和純化。通常可以將細(xì)胞生物質(zhì)直接用帶或不帶酶預(yù)處理的高氯酸鈉、氫氧化鈉(或氫氧化鉀)和酸的混合物(如鹽酸或硫酸)處理，水解細(xì)胞壁，釋放出的PHA顆粒，再以濃縮和干燥方式獲得。另一種方法是直接使用對(duì)PHA有特別好的溶解性的混合溶劑處理細(xì)胞生物質(zhì)。然后將溶解了PHA的溶劑加入一個(gè)非溶劑中使得PHA析出，再將之回收，干燥。后一種方法能夠獲得非常高分子量的PHA，而前一種方法，由于酸或堿降解了部分PHA，獲得的是低分子量的PHA。這兩種方法都很繁瑣且花費(fèi)較高，也不夠環(huán)保。所采取的提取工藝使得原本是環(huán)保的PHAs成本高于石化塑料。此外，這些工藝需要消耗能量，導(dǎo)致二氧化碳排放以及其它由酸、堿、化學(xué)物質(zhì)和溶劑造成的環(huán)境污染。

目前有一些現(xiàn)有技術(shù)公開了一些從生物質(zhì)中提取和回收PHAs的方法，但都依賴于溶劑和/或化學(xué)物質(zhì)的使用，不環(huán)保。

美國(guó)專利No.US2006105440公開了一種通過(guò)從含有分子量大于2,000,000的PHA的生物質(zhì)中提取、分離和純化PHA以生產(chǎn)PHA的方法。該生物質(zhì)在加入非極性有機(jī)溶劑前被從40℃加熱到500℃。加入非極性有機(jī)溶劑后可進(jìn)一步從40℃加熱到200℃。非極性溶劑可以與水和/或醇一起使用。此方法提取PHA可操作性強(qiáng)，但還是需要處理非極性有機(jī)溶劑。

另一個(gè)美國(guó)專利No.US2005222373也披露了一種生產(chǎn)PHA晶體的方法。該方法在50℃到130℃范圍內(nèi)，將溶解在良溶劑中的PHA溶液和不良溶劑混合以析出PHA。通過(guò)這種方法能夠生產(chǎn)出通常難以獲得的具有流動(dòng)性的PHA晶體。但是，這個(gè)方法仍然使用了溶劑提取策略，因此也需要特別的化學(xué)物質(zhì)。

美國(guó)專利No.US5918747也公開了一種用從生物源材料中獲得的離心組分來(lái)回收PHAs的工藝。該工藝包括粉碎在液體中的生物源材料，離心分餾生物源材料形成固-固分離以從生物源材料的其他組成部分中區(qū)分出PHA并予以回收。雖然加入了離心步驟促進(jìn)了固-固分離，但是還是需要如氯化碳溶劑和有機(jī)溶劑一類的化學(xué)物質(zhì)作為液體。

美國(guó)專利US5849854公開了一種使用氣流分級(jí)法回收PHA的工藝。該方法包括粉碎生物源材料，氣流分級(jí)生物源材料以使PHA顆粒和其它物質(zhì)分離，且回收PHA。該工藝仍需一個(gè)合適的液體，且獲得PHA前還需要幾個(gè)分餾步驟。

PCT專利WO2006103699公開了一個(gè)使用市售的細(xì)胞裂解放線菌培養(yǎng)的細(xì)菌中提取PHA的工藝。在放線菌培養(yǎng)基加入到細(xì)菌培養(yǎng)基中之前，PHA的生產(chǎn)菌先被培養(yǎng)2至3天且加熱到50℃到80℃范圍。從一種和水不能混溶的溶劑中或表面活性劑和螯合劑中回收PHA。

現(xiàn)有技術(shù)中公開的技術(shù)大多基于溶劑萃取法且需要各種復(fù)雜的技術(shù)。基于上述情況，顯然是需要一個(gè)簡(jiǎn)單、自然和經(jīng)濟(jì)的從生物質(zhì)中回收PHAs和其他聚酯材料的工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種簡(jiǎn)單的、革新性的從生物源中提取和純化PHAs及其它聚酯的方法。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是發(fā)展一種從細(xì)菌細(xì)胞中提取和純化聚酯顆粒，尤其是PHAs的方法，該方法無(wú)需使用有機(jī)溶劑，完全自然、環(huán)保且節(jié)約成本。

本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供一種利用合適的動(dòng)物的消化系統(tǒng)回收聚酯顆粒的方法。