[發明專利]一種生產聚羥基脂肪酸酯的溶藻弧菌及其應用

在審

• 申請號: 202111365882.8
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN113832084A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 李正軍;李弘飛
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P7/62;C12R1/63
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

本發明提供了溶藻弧菌及其在制備聚羥基脂肪酸酯中的應用，所述溶藻弧菌為溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)，其菌株號為LHF01，其在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心的保藏編號為CGMCC No.22977。本發明所述菌株能夠利用糖類原料或甘油為碳源快速生長并積累聚?3?羥基丁酸酯；并能夠利用甘油和丙酸為混合碳源快速生長并積累聚(3?羥基丁酸酯?co?3?羥基戊酸酯)。經過發酵條件的優化，本發明所提供的溶藻弧菌制備聚羥基脂肪酸酯的產量在弧菌屬中處于最高水平。

技術領域

本發明屬于微生物學和發酵工程領域，涉及一種生產聚羥基脂肪酸酯的溶藻弧菌及其應用。

背景技術

塑料幾乎影響了我們日常生活的所有領域，從交通、電子、醫療、紡織到包裝等。傳統的石油來源塑料材料極大的提高了人們的生活質量。然而，這些塑料不可降解，它們的積累造成了嚴重的環境問題和生態系統的破壞。此外，化石燃料資源日漸枯竭，以及經濟社會發展對綠色、低碳和可持續的新需求，使得利用生物可降解、生物可再生的可降解綠色塑料代替傳統石化塑料的想法在公眾中越來越受歡迎。聚羥基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate，簡稱PHA)、聚丁二酸丁二醇酯和聚乳酸等是目前較為可能的傳統石化塑料的替代品。

聚羥基脂肪酸酯是由羥基脂肪酸單體聚合得到的一種高分子材料，一般是作為細胞內儲存碳和能量的物質，由微生物在營養不平衡的條件下合成。聚羥基脂肪酸酯不僅具有與傳統石油基塑料相似的材料學性能，同時還具有生物可降解性、生物相容性和生物可再生性，因此被認為是最具潛力的可降解綠色塑料之一，在醫藥、農業、化工等領域有著廣闊的應用前景，引起了科學界和工業界的廣泛興趣。聚-3-羥基丁酸酯(poly-3-hydroxybutyrate，簡稱PHB)是最早發現、研究最多、結構最簡單的聚羥基脂肪酸酯，是3-羥基丁酸單體的均聚物。在此基礎上，引入不同的單體單元，可以得到結構多變、性能可調的共聚酯材料。例如，3-羥基丁酸和3-羥基戊酸兩種單體的共聚酯[poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)，簡稱PHBV]，克服了聚-3-羥基丁酸酯均聚物結晶度高、難以加工的不利特性。

作為一種環境友好的綠色生物塑料，聚羥基脂肪酸酯具有許多優良特性，但是由于其相對較高的生產成本，目前僅有很小規模的試生產，尚未實現大規模工業化生產和商業應用開發。聚羥基脂肪酸酯的生產成本主要集中在原料、發酵過程和分離提取等方面。使用可再生且廉價的廢棄生物質資源，有望降低其生產成本。甘油是生物柴油生產過程中的副產物，將其用作微生物發酵的碳源，有望更好的促進生物柴油產業的發展。與其他碳水化合物相比，甘油中的碳原子處于高度還原狀態，用于合成聚羥基脂肪酸酯，可能更有優勢。

弧菌廣泛分布于河口、海灣和沿海水域的水環境中，細胞一般彎曲成尖弧形或直桿狀，鞭毛細長。有的弧菌對魚類和貝類具有致病性，例如溶藻弧菌、鰻弧菌、副溶血弧菌和創傷弧菌等。部分弧菌通過食用貝類或海水等進入人體后會引發多一些感染疾病，例如腹瀉和腸胃炎等，可用慶大霉素等抗菌藥物治療。需鈉弧菌在最適宜環境下10分鐘就能繁殖一代，比目前應用最廣泛的模式微生物大腸桿菌快一倍。解決好弧菌的基因編輯系統和生物安全性等問題，其在科研和工業領域能有非常廣闊的應用前景。