假单胞菌中聚羟基脂肪酸酯合成酶基因的克隆与分析

大多数二型聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)合成酶(PhaC)发现于假单胞菌中,其基因组成形式为两个PhaC基因中间有一个PHA降解酶PhaZ基因.根据已知的假单胞菌PHA合成酶基因区域的特殊结构,设计了采用PCR方法从假单胞菌中克隆PHA合成酶基因的克隆方案,并成功地对一株硝基还原假单胞菌(Pseudomonasnitroreducens)和一株石竹伯克霍尔德氏菌(Burkholderiacaryophylli)中的PHA合成酶基因进行了克隆.将克隆得到的phaC1,phaZ和phaC23个基因所编码的氨基酸序列与其他6株已知PHA合成酶基因的假单胞菌的相应序列进行比较,发现这3个蛋白质在假单胞菌中的相似性很高,由phaC1,phaZ和phaC23个基因所组成的基因区域在假单胞菌中非常保守.从对PhaC1,PhaZ和PhaC2的系统进化树分析可以发现,这3个蛋白质与整个PHA合成酶基因区域的系统进化树有着一致的结构.这表明假单胞菌中的PHA合成酶基因区域可能起源于共同的祖先,而其形成可能经历了一次PHA合成酶基因加倍的过程.

微生物电合成聚羟基脂肪酸酯的基本原理及研究进展

目的综述微生物电合成(Microbial Electrosynthesis,MES)生产聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHAs)的基本原理、影响因素及其在包装工业领域应用面临的挑战,以期优化其生产工艺、实现PHAs的高效和低成本合成、拓宽绿色包装材料合成技术。方法基于近几年国内外的最新研究进展,总结现有合成PHAs方法存在的不足,介绍MES合成方式及原理,阐述MES系统合成PHAs影响因素,探讨MES系统在合成PHAs等绿色包装材料所面临的挑战。结论MES系统在合成PHAs领域具有巨大的研究潜力,未来的重点研究方向是开发高效电活性微生物、优化电合成条件以及MES系统结构来提高PHAs产量,并拓宽MES系统在合成可降解包装材料领域的应用。

木质素生物合成可降解包装材料聚羟基脂肪酸酯的研究进展

目的通过对木质素生物合成聚羟基脂肪酸酯(PHAs)的研究,实现PHAs的低成本、规模化生产和木质素的高值化利用。方法归纳分析现阶段国内外木质素降解菌及生物合成PHAs的主要菌种和目前存在的问题,介绍生物合成PHAs的木质素底物种类、合成过程中工艺优化策略的相关研究进展,同时总结PHAs在包装领域的相关应用。结果木质素生物合成PHAs过程中,通过筛选木质素降解菌、培养PHAs合成菌、优化PHAs的合成工艺及影响因素,可有效提高木质素底物的转化率和PHAs的产量,从而降低生产成本。结论木质素转化为PHAs的过程虽然面临着一些挑战,但随着技术的不断创新和生产工艺的优化,木质素为底物合成的绿色生物塑料PHAs在包装领域会有广阔的应用前景和发展空间,必将推动包装材料向绿色化、安全化方面发展。

厌氧发酵液为底物合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)的研究进展

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一种微生物细胞内合成的高分子生物聚酯,因可以替代石油基原料制备可降解生物塑料,受到广泛关注。但目前PHA的合成成本较高限制了其大规模生产应用,开发利用低成本碳源合成PHA的技术是降低成本的有效方法之一。有机废弃物厌氧发酵液富含挥发性脂肪酸,是合成PHA的良好底物,利用厌氧发酵液合成PHA不但可以实现废物资源化利用,还可以得到PHA产物替代传统石油基塑料原料,同时降低PHA的生产成本。本文以低成本碳源合成PHA作为降低生产成本的重要方向,主要讨论了有机废弃物厌氧发酵机制,并重点介绍了污泥和餐厨垃圾厌氧发酵液合成PHA的相关研究及其影响因素。最后对以厌氧发酵液为底物合成PHA的未来研究方向进行了展望。

聚羟基脂肪酸酯合成酶的改造和代谢途径构建的研究进展

聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是许多细菌在非平衡生长条件下在胞内积累的以颗粒状态存在的碳源和能源储藏物质。PHA因其具有生物可降解性、生物相容性等许多良好的材料性质、可以作为化学合成塑料未来的替代品而引起广泛关注。但由短链脂肪酸或单一脂肪酸单体合成的PHA的材料性质具有局限性,需要利用多种单体合成满足实际需求的PHA材料。PHA合成酶的底物特异性和PHA合成代谢途径决定着PHA的单体组成情况,进而影响着PHA的理化特性和材料性能。因此需要对PHA合成酶进行改造,扩展其对底物的特异性。另一方面需要构建新的PHA合成代谢途径,能合成出一些不常见的且性能优良的PHA材料。综述了近些年对PHA合成酶改造的研究及PHA代谢途径构建的研究进展。

利用转基因植物合成生物可降解材料聚羟基脂肪酸酯

聚羟基脂肪酸酯 (polyhydroxyalkanoates,PHAs)因其完全的生物可降解性、良好的物理加工特性以及生物相容性使其应用前途十分广泛。本文综述了利用转基因植物合成PHAs的研究概况和存在问题 ,进一步探讨了其解决方法。

聚羟基脂肪酸酯生产菌种及发酵工艺研究进展

首先对聚羟基脂肪酸酯(PHAs)发酵菌种的选育情况及发酵特性进行比较全面的介绍,对已报道过的发酵工艺进行系统性综述、比较及分析。最后,归纳目前利用微生物发酵生产PHAs存在的问题,并对PHAs发酵菌种及工艺的未来发展趋势及重点研究方向进行展望。

海藻资源应用于聚羟基脂肪酸酯生产的研究进展

聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)是一种可生物降解的高分子聚酯材料,主要由微生物在一定的胁迫条件下产生,具有较多的单体结构,由于其具备良好的生物相容性和生物可降解性,近年来对其研究逐渐深入,但由于其生产成本较高导致其在生物塑料行业的应用进展缓慢,而以废料作为微生物碳源进行生产的方式往往会对环境造成二次污染。近年来大型海藻养殖量逐年上升,其含有丰富的碳水化合物等生物质资源,对其资源化利用的研究主要集中于食品、医药、饲料、新能源等领域,目前仅在海藻饲料和海藻肥领域实现了工业化,对其资源化利用的方式仍然需要不断地研究创新,使海藻资源的利用率达到最大,以创造更多的经济价值。为了引入庞大的海藻资源进行PHA的生产,降低其生产成本,促进其在生物塑料行业的应用,本文综述了PHA近年来在生产工艺研究上的进展情况,阐明了微藻生物合成PHA及大型海藻作为PHA生产的碳源的可行性,并评估了海藻资源作为碳源开发的优劣,为将来黄海绿潮资源的开发利用提供新的思路。

基于非粮糖蜜的聚羟基脂肪酸酯发酵培养基优化与中试放大

为促进绿色生物基材料聚羟基脂肪酸酯(PHA)的发展,推进非粮糖蜜发酵等工艺标准化、规模化、绿色化运行,压缩PHA发酵成本,提高生产强度,该研究以盐单胞菌(Halomonos sp.)TD01为发酵菌株,基于非粮糖蜜原料发酵生产PHA。通过单因素试验和响应面法优化确定最佳发酵培养基配方,并调整补料培养基后进行中试放大验证。结果表明,生产PHA最佳发酵培养基配方为糖蜜添加量33.2 g/L,尿素添加量2.5 g/L,硫酸铵添加量2.2 g/L。在此优化条件下,PHA产量为3.12 g/L。通过2 L扩大发酵罐培养得到PHA总产量达到67.36 g/L,较优化前产量增长142.13%;5 kL中试发酵得到PHA总产量为51.16 g/L,较优化前产量增长了83.90%。

聚羟基脂肪酸酯细菌合成的生长环境依赖性

聚羟基脂肪酸酯 (Polyhydroxyalkanoate,PHA)是一类由许多细菌合成的、结构多变的能量和碳源的储藏物质 .为了得到能合成新型PHA的菌种 ,或得到能在便宜简单碳源上合成PHA的菌种 ,以我们实验室开发的傅立叶红外 (FT IR)细胞无损检测技术和常规气相色谱 (GC)法对全国各地的采集的不同样品中分离的菌种进行了筛选 .往往在不同的地理环境中 ,筛选出的菌株所合成的PHA的单体组成不同 ,有的以含四个或五个碳原子的短链单体PHA(Short chain lengthPHA ,sclPHA)为主 ,有的以含六个到十六个碳原子的中长链单体PHA(Medium chain lengthPHA ,mclPHA)为主 .在我们以六种底物为碳源培养的 371株形态不一的菌株中 ,有 40 %的菌可以合成PHA ,而其中许多可以同时合成PHB与中长链PHA共混的聚合物 .

聚羟基脂肪酸酯的微生物合成、性质和应用

聚羟基脂肪酸酯 (Polyhydroxyalkanoates ,PHA) ,是微生物合成的一种聚酯 ,由于其具有优良性质 ,如生物可降解性、生物相容性和光学性能等 ,现已吸引了科技界和工业界的广泛兴趣 .PHA的力学性质依赖于其手性单体 (R) 羟基脂肪酸 ((R) hydroxyalkanoate)的组成和结构 .多学科的研究表明 ,PHA在可生物降解的包装材料、组织工程材料、缓释材料以及电学材料方面有广阔的应用前景 ,但只有降低PHA的生产成本后才可能大规模应用 .作者对PHA的化学、物理性质以及分子领域的研究进行了总结 ,包括用二维傅立叶变换红外技术对PHA的性质研究及新型PHA共聚物的工业化生产等 .

可生物降解材料聚羟基脂肪酸酯(PHA)的合成与应用概述

聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHA)是很多微生物合成的一种细胞内聚酯,是一种天然的高分子生物材料。PHA具有良好的生物相容性能、生物可降解性和塑料的热加工等性能。文章主要综述了PHA的合成途径与有关应用方面的研究。

嗜水气单胞菌合成含3-羟基戊酸单体的聚羟基脂肪酸共聚酯的研究

分别利用葡萄糖或葡萄糖酸钠与十一碳酸、月桂酸与十一碳酸为混合碳源进行嗜水气单孢菌 (Aeromonashydrophila)菌株 4AK4的摇瓶培养 ,实现了含有 3 羟基戊酸 (3HV)单体的聚羟基脂肪酸酯的微生物合成。当使用葡萄糖或葡萄糖酸钠与十一碳酸为混合碳源时 ,野生型A .hydrophila 4AK4及含有 3 羟基丁酸辅酶A合成基因phaA和phaB的重组A .hydrophila 4AK4 (pTG0 1 )能够合成 3 羟基丁酸 (3HB)与 3HV的共聚物 ,且葡萄糖或葡萄糖酸钠与十一碳酸比例为 1∶1时最利于细胞生长和PHA的积累。当使用月桂酸和十一碳酸为混合碳源时 ,A .hydrophila4AK4能够合成 3HB、3HV与 β 羟基己酸 (3HHx)的共聚物 ,且随着混合碳源中十一碳酸的含量增加 ,A .hydrophila4AK4合成的PHA中 3HV的比例增加 ,而 3HB和

利用门多萨假单胞菌NK-01合成中长链聚羟基脂肪酸酯(PHAMCL)

从土壤中分离到1株能够合成中长链聚羟基脂肪酸酯(PHAMCL)的细菌,经分类鉴定命名为Pseudomonas mendocina NK-01。对于该菌株在氮源限制的情况下,利用葡萄糖合成的PHAMCL进行了结构分析。同时,获得了该菌株PHA合成酶基因phaC1,利用大肠杆菌表达载体pBluescript SK-构建了重组载体pBSphaC1,并在E.coli JM109中成功表达。以所构建的工程菌株进行了发酵合成。

聚羟基脂肪酸酯纳米微球:结构特征、生物合成及其在生物技术和生物医药领域的应用

聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)纳米微球是很多微生物在营养失衡的情况下,在体内合成的一种可生物降解的细胞内聚酯,主要作为微生物的碳源及能量储备。天然PHA微球内部是由疏水的聚酯链构成的疏水核心,其外层是由磷脂界膜及膜上嵌入或附着的包括PHA合酶Pha C和PHA颗粒相关蛋白Pha P等蛋白构成的边界层。Pha C通过共价键连接在PHA微球表面,而Pha P通过疏水相互作用吸附在PHA微球表面。通过将外源性功能蛋白与Pha C或Pha P进行融合表达,在重组微生物体内就能直接合成表面带有功能蛋白的纳米微球复合体。由于该纳米微球在微生物细胞内是以独立的包涵体形式存在,因此通过细胞破碎及离心等方法就能简便、有效地使其从细胞中分离并得以纯化。鉴于PHA微球这种表面易被修饰改造的特性,越来越多的功能蛋白通过与PHA微球表面蛋白(Pha C或Pha P)的融合表达,呈递在了PHA微球表面,使其成为一种廉价、高效的蛋白固定化及呈递的新技术。本文在介绍了PHA微球的结构特性及生物合成的基础上,着重综述了目前关于功能化PHA微球在蛋白纯化、固定化酶、生物分离、靶向递药、疾病诊断、成像技术及新型疫苗开发方面的研究现状及其未来在生物医药等领域的广泛应用前景。

土著PHA合成菌回注法提高活性污泥积累聚羟基脂肪酸酯能力

在活性污泥驯化之初加入少量土著聚羟基脂肪酸酯（PHA）合成菌（0.10-0.25g/L），通过10 d厌氧-好氧或好氧-沉淀方式进行污泥驯化后, 以葡萄糖或乙酸钠为碳源进行PHA发酵. 研究了驯化前后土著PHA合成菌回注组和对照组驯化过程中的总菌数，PHA合成菌数的变化，以及对PHA发酵产率的影响.结果表明：在回注组污泥中PHA合成菌的增长速率和增长量均高于对照组，各种污泥积累PHA占挥发性悬浮固体的比例提高了21.44%-43.18％.

聚羟基脂肪酸酯生物合成的研究进展

聚羟基脂肪酸酯 (PHA)是原核微生物在碳、氮营养失衡的情况下 ,作为碳源和能源贮存而合成的一类热塑性聚酯。它除了具有与化学合成高分子相似的性质外 ,还具有一般化学合成高分子没有的性质 ,如生物可降解性、生物相容性、压电性、光学活性等特殊性质 ,因而具有广阔的应用前景。国内外已对PHA进行了大量的研究。本文主要综述了近二。

聚羟基脂肪酸酯/植物多酚共聚物的合成及表征

基于生物基热塑性聚羟基脂肪酸酯(PHAs)与绿色植物多酚,利用偶联反应制备了一系列生物可降解的聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)/茶多酚(TP)共聚物(PHTP)。利用红外光谱、差示扫描量热、热台偏光显微镜、热重分析及电子万能材料试验机分析研究了PHTP共聚物的结构及TP对共聚物耐热性能和力学性能的影响。结果表明,偶联改性提高了PHTP共聚物的结晶起始温度和结晶温度,降低了PHTP共聚物的结晶速率;PHTP共聚物的耐热性提高,初始降解温度和最大降解温度均升高约10℃;PHTP共聚物薄膜样品的拉伸断裂强度及断裂伸长率分别增加34%和200%。

聚羟基脂肪酸酯的生物合成与废弃物的资源化利用

针对如何降低聚羟基脂肪酸酯的生产成本问题,对利用各种废弃物和剩余材料作为原料生产聚羟基脂肪酸酯的研究进行了综述,并对其中存在问题进行了分析总结。分析表明,利用废弃物生产聚羟基脂肪酸酯,不仅能降低聚羟基脂肪酸酯生产成本,也为废弃物处理问题提供了一条可行的途径。

微生物法合成生物高分子——聚羟基脂肪酸(酯)进展

生物高分子不但具有重要的生理作用,而且以其卓越的结构特性广泛应用于工业领域。微生物法合成生物高分子具有原料来源丰富、反应条件温和、易规模化生产等优点,正在逐渐成为生产天然高分子聚合物的重要方法。文中系统阐述了聚羟基脂肪酸(酯)天然高分子聚合物的微生物法合成途径、高产菌株筛选、发酵过程优化策略、产物提取及工业化生产前景和应用领域,以期为天然生物高分子聚合物的深入研究和广泛应用提供借鉴。