[發明專利]一種用于木糖轉化PHA人工雙菌體系初步優化的方法

有效

• 申請號: 201611039553.3
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106755144B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 賈曉強;楊松源
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C12P7/62
• 分類號: C12P7/62;C12P39/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

本發明涉及一種用于木糖轉化PHA人工雙菌體系初步優化的方法。即針對假單胞菌和釀酒酵母的人工雙菌體系，通過接種優化法和培養優化法，以實現利用廉價碳源木糖產PHA。對釀酒酵母在培養基進行培養，測定釀酒酵母生長曲線，確定對數生長期；雙菌合適接種時間的確定；雙菌合適接種比例的確定。最后通過比較各實驗組細胞干重和PHA產量的數據可以獲取最優培養條件。最終，確定在在pH值為7，糖濃度為15g/L，無機鹽成分充足的條件下PHA的產量達到最大值。通過比較PHA的產量，最終確定最優接種條件為：釀酒酵母：假單胞菌接種接種比1:2，假單胞菌12h后接種。

技術領域

本發明涉及一種用于木糖轉化PHA人工雙菌體系初步優化的方法。

背景技術

聚羥基烷酸酯(PHA)是一種環境友好型高分子生物塑料，能完美代替傳統的石油化工產品，由于其具有良好的生物可降解性和生物相容性，PHA被廣泛的應用于醫藥包裝、塑料制造以及高分子材料等領域。從2011年至2020年，全球對PHA的需求量將從3萬噸增長至12萬噸以上[1,2]。不過限于成本因素和技術問題，現階段PHA難以實現傳統塑料那樣級別的大面積工業化生產。據清華大學調研，底物消耗占PHA成本的50％，能源消耗占30％。為降低底物成本，人們將目光從葡萄糖等昂貴底物轉向了非糧原料，如占自然界木質纖維素含量18-30％的木糖。從1990年代起，人們已廣泛開展利用木糖產PHA菌種篩選和過程優化等研究，但始終未能取得重大突破，其原因在于目前PHA主要采用傳統的微生物單一菌種發酵生產，但木糖轉化效率、PHA產量等均低于以葡萄糖為底物。微生物單菌代謝能力的限制是木糖高效轉化PHA的瓶頸。

自然界中，在相互依存中發揮作用的混菌體系可以很好地解決代謝負擔等問題[3]。與單菌相比，微生物混菌體系具有三大優勢[4]，結合木糖產PHA體系分析：將木糖利用與PHA合成等任務分配到不同菌株中執行，可避免單菌代謝負荷過重的問題；PHA的胞內積累是在環境惡劣條件下形成的，混菌體系可在環境波動情況下通過不同菌株間的代謝物質交流、能量水平平衡等形式維持整個體系的相對穩定；單菌利用木糖產PHA受其本身基因組大小限制可改造空間較小，而混菌體系中存在多種細胞，加入新菌或導入新基因可以拓展體系功能。利用微生物混菌體系實現木糖高效轉化為PHA，可望打破木糖產PHA的技術瓶頸。但是，天然混菌體系的形成往往以生存為目的，難以按照人類的預期實現特定的生產目標。另外，隨著體系中細胞種類的增加，也會給細胞間的交流帶來障礙，影響體系的效率。而不同種細胞生長速度、代謝能力等的不匹配，也給混菌發酵帶來了困難。因此，對混菌體系設計與構建原理的闡述以及混菌體系的優化就很具有意義。

[1]Lara D,Michael C,Achim R,et al.Market developments of andopportunities for biobased products and chemicals.Nova-Institute for Ecologyand Innovation Reprot,2013,52202

[2]Sudesh K,Bhubalan K,Chuah J A,et al.Synthesisofpolyhydroxyalkanoate from palm oil and some new applications.AppliedMicrobiology and Biotechnology,2011,89(5):1373-1386[4]S.Y.Lee.Poly(3-Hydroxybutyrate)Production from Xylose by Recombinant EscherichiaColi.bioprocess engineering,1998,18(5):397-399

[3]Hao Song,Mingzhu Ding,Xiaoqiang Jia,et al.Synthetic microbialconsortia:from systematic analysis to construction and applications.ChemicalSociety Reviews,2014,43(20):6954-6981