[發(fā)明專利]聚羥基脂肪酸酯的高純度提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110579418.2
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113354802B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 陳國強;楊宏宇;吳赴清
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C08G63/78
• 分類號: C08G63/78;C08G63/06;C12N1/06
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 史光偉;張迎新

本發(fā)明提供了一種從菌體中提取聚羥基脂肪酸酯的方法，具體的，將來源于細菌發(fā)酵獲得的聚羥基脂肪酸酯PHA，通過優(yōu)化破壁條件(溫度、pH、菌液濃度、破壁助劑及保護劑等)進行高效破壁，并進行酶解實現PHA的高回收率和高純度提取。用該方法獲得的多種PHA產品回收率達96％以上，純度達95％以上，分子量達到初始分子量的30％以上。

技術領域

本發(fā)明涉及生物工程技術及生物化工技術領域，具體涉及一種聚羥基脂肪酸酯(PHA)的高純度提取方法，包括高效破壁技術及高純度酶解的提取工藝。

背景技術

聚羥基脂肪酸酯作為一種可降解的生物新材料，在醫(yī)藥、化工、農業(yè)、日用等領域具有廣闊的應用前景。可用于開發(fā)醫(yī)用器械、醫(yī)用微球、手術縫合線、補片、一次性包裝材料、紡織纖維等，由于其優(yōu)異的生物可降解性與生物相容性，是公認最具潛力的綠色環(huán)保型高分子材料。

盡管聚羥基脂肪酸酯在應用方面有諸多優(yōu)勢，且經過代謝工程改造，細菌可合成占細胞干重高達70％以上的PHA，但因為下游分離提取工藝復雜、對分子量破壞大，極大影響了材料的使用和推廣。

目前已有的PHA提取方法包括有機提取法和水相提取法兩大類。有機提取法常用的試劑包括氯仿(例如參考文獻：PHA的提取及其復合中藥多糖的免疫作用初探[D]，侯玉芳，東北農業(yè)大學碩士論文，2009)、碳酸二甲酯和正丁醇(例如參考文獻：Optimization ofGreen Extraction and Purification of PHA Produced by Mixed Microbial Culturesfrom Sludge，Guilherme A，et al，Water，2020)、環(huán)己酮和γ-丁內酯(例如參考文獻：Biomass Extraction Using Non-Chlorinated Solvents for BiocompatibilityImprovement of Polyhydroxyalkanoates，Guozhan Jiang，et al，Polymers，2018)，盡管有機提取法提取純度高，且對PHA分子量破壞較小，但因其高昂的成本和對環(huán)境的高破壞性不利于產業(yè)化應用。目前研究較多的為水相提取法，其重點在于提高產品的純度。如利用高溫、高壓、高pH等極端的理化條件使富含PHA的細胞破裂，再利用大量清水多次洗滌獲得較高純度的產品(例如參考文獻：聚3-羥基丁酸-3-羥基己酸酯的發(fā)酵和提取工藝改進[D]，張曉軍，汕頭大學碩士論文，2011)。這種極端條件不僅消耗很多能源和化學試劑(SDS、EDTA、NaClO)，并產生大量的洗滌廢水(超過放罐體積的5倍)，且對設備的要求較高(例如參考文獻：極端嗜鹽菌XMQ19菌株發(fā)酵生產聚羥基烷酸酯(PHA)的提取工藝研究[D]，陳柳清，華中農業(yè)大學碩士論文，2008以及參考文獻：圓褐固氮菌G-3菌株聚羥基烷酸(PHA)的提取研究[D]，彭菊芳，西北大學碩士論文，2001)。此外獲得的PHA由于在極端條件下發(fā)生降解，其分子量損失嚴重難以滿足應用市場的要求。

進一步的，專利文獻CN109504715A公開了一種制備聚羥基脂肪酸酯(PHA)的方法，包括發(fā)酵液固液分離后洗滌，然后破壁。該方法雖然提取工藝簡單，但是依然需要加入陰離子表面活性劑。

專利文獻CN111019108B公開了一種提取并純化聚羥基脂肪酸酯的方法，包括采用過熱水進行破壁，但是由于在極端條件下發(fā)生降解，其分子量損失嚴重難以滿足應用市場的要求。

發(fā)明內容

為解決上述技術問題，本申請?zhí)峁┝艘环N聚羥基脂肪酸酯(PHA)的高純度提取方法，包括高效破壁技術及高純度酶解的提取工藝，其不加入任何有機溶劑、條件溫和、成本低、污染小，獲得的產品純度、回收率高，且分子量高適合下游市場更全面的應用，適合產業(yè)化生產，更重要的是提取過程中產生的洗滌廢水少，減輕固液分離的壓力并降低化工試劑的使用(如強酸、強堿及有機試劑)，實現綠色生產。