[發明專利]一種提高甲烷氧化混合菌群合成聚-β-羥基丁酸酯能力的培養方法

在審

• 申請號: 201810675520.0
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN110643562A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 張婷婷;王曉偉
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C12N1/36
• 分類號: C12N1/36;C12N1/20;C12P7/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種提高甲烷氧化混合菌群合成聚?β?羥基丁酸酯能力的培養方法，屬于有機廢物資源化利用和生物可降解塑料合成技術領域。利用長期以氮氣為氮源從活性污泥中馴化的甲烷氧化混合菌群為原料，通過優化培養模式，循環利用硝酸鹽和氮氣為氮源對甲烷氧化混合菌群進行培養，最終使甲烷氧化混合菌群的生物速率、生物量濃度和PHB合成能力顯著提高。該方法為甲烷氧化混合菌群利用甲烷合成PHB技術的工業化應用提供技術基礎，以減少石化塑料引起的污染和溫室氣體的排放。

技術領域

本發明屬于有機廢物資源化利用和生物可降解塑料合成技術領域，涉及一種提高從活性污泥中馴化的甲烷氧化混合菌群合成聚-β-羥基丁酸酯（PHB）能力的培養方法。

背景技術

石化塑料引起的環境污染問題以及石油資源的耗竭，使可持續的生物可降解塑料的研究成為一個熱點領域。其中，PHB是一類由微生物在生長限制的條件下合成的高分子聚合物，因其具有良好生物可降解性和生物相容性，是一種非常具有前景的傳統塑料的替代品。但PHB的生產成本較高，嚴重限制了PHB的廣泛應用，而有研究表明以含有甲烷的廢氣為底物可以使PHB的生產成本降低約30-35%。另外，甲烷是全球第二大溫室氣體，具有量大面廣的優點，在化石燃料的開采過程以及有機廢物的厭氧發酵過程都會釋放大量的甲烷。因此以含有甲烷的廢氣為底物合成PHB可同時減少溫室氣體的排放。

在我們課題組以前的研究中發現，以甲烷為唯一碳源，以氮氣為唯一氮源，在頂空氣體組成為10-20%的氧氣、25%的甲烷氣和55-65%的氮氣條件下，利用含有5-10 μmol/LCu2+培養基可以從活性污泥中馴化出以甲烷氧化II型菌為優勢菌群且含有大量具有PHB合成能力的其它異養菌的甲烷氧化混合菌群。利用混合菌群合成PHB的過程不需要無菌條件，而且混合菌群具有更寬的底物范圍，對底物組成的要求低，也有利用進一步降低PHB的生產成本。

然而以氮氣為氮源，甲烷氧化混合菌群的生長速度慢，生物量濃度較低，不利于大型工業化生產，而且有研究表明持續的氮氣培養會抑制甲烷氧化菌純菌株的活性，降低其PHB合成能力，而經硝酸鹽培養后，其生長速率和PHB合成能力都顯著提高。因此通過探尋合適的培養模式，優化氮源供給方法，有可能會提高長期氮氣培養的甲烷氧化混合菌群的生長速率、生物量濃度和PHB合成能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種增強以氮氣為氮源馴化的甲烷氧化混合菌群利用甲烷合成PHB能力的培養方法，以為促進甲烷氧化混合菌群合成PHB技術的工業化應用提供技術基礎。

本發明的技術方案：

一種提高甲烷氧化混合菌群合成聚-β-羥基丁酸酯能力的培養方法，步驟如下：

步驟1：以利用氮氣為唯一氮源、甲烷為唯一碳源從活性污泥中富集馴化的甲烷氧化混合菌群為原料；

步驟2：培養基的配制

（1）配制不含氮元素的礦物鹽NFMS培養基，其組成為：0.272 g/L的KH₂PO₄, 2.868 g/L的Na₂HPO₄·H₂O，0.1 g/L的MgSO₄·7H₂O，0.20 g/L的CaCl₂·6H₂O和1 mL/L的微量元素；

（2）配置含有硝酸鹽的礦物鹽NMS培養基，其組成為：0.1 g/L KNO₃，0.272 g/L的KH₂PO₄, 2.868 g/L的Na₂HPO₄·H₂O，0.1 g/L的MgSO₄·7H₂O，0.20 g/L的CaCl₂·6H₂O和1mL/L的微量元素；