pH对嗜盐混合菌发酵挥发性有机酸混合物合成PHA的影响

嗜盐混合菌发酵生产聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoate,PHA）具有免灭菌程序、产量高、易提取等优势而被广泛关注。集中考察了pH对嗜盐混合菌（MMCs）发酵混合挥发性有机酸（VFA）生产PHA的影响。研究结果表明,在6.5～8.2范围内pH对PHA合成没有明显影响,过高或者过低的pH都会降低PHA合成速率和VFA的吸收速率。发酵体系的pH影响了嗜盐MMC的PHA产量,但是在酸性和碱性条件下却存在不同的影响机制。碱性环境增大了VFA的解离程度,导致MMC对底物的吸收耗费大量的能量,造成VFA吸收速率的下降。这一作用在pH升高至9.2以上时表现显著。酸性环境下,分子态VFA进入细胞后改变了胞内的pH,降低了相关酶和蛋白质的活性,从而影响了底物的利用。当pH=5.2时微生物代谢及底物利用能耗量降低,导致PHA胞内降解利用率降低,刺激了PHA合成量的提高。PHA组分受pH影响不大,初始pH=5.2～10.2时羟基脂肪酸戊酯（hydroxyvalerate,HV）所占比例维持在34.9%～38.3%范围内。本研究对于进一步利用嗜盐MMC发酵含有混合VFA的废弃物生产PHA具有重要的指导意义。     

pH对嗜盐混合菌发酵挥发性有机酸混合物合成PHA的影响

嗜盐混合菌发酵生产聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)具有免灭菌程序、产量高、易提取等优势而被广泛关注。集中考察了p H对嗜盐混合菌(MMCs)发酵混合挥发性有机酸(VFA)生产PHA的影响。研究结果表明,在6.5~8.2范围内p H对PHA合成没有明显影响,过高或者过低的p H都会降低PHA合成速率和VFA的吸收速率。发酵体系的p H影响了嗜盐MMC的PHA产量,但是在酸性和碱性条件下却存在不同的影响机制。碱性环境增大了VFA的解离程度,导致MMC对底物的吸收耗费大量的能量,造成VFA吸收速率的下降。这一作用在p H升高至9.2以上时表现显著。酸性环境下,分子态VFA进入细胞后改变了胞内的p H,降低了相关酶和蛋白质的活性,从而影响了底物的利用。当p H?5.2时微生物代谢及底物利用能耗量降低,导致PHA胞内降解利用率降低,刺激了PHA合成量的提高。PHA组分受p H影响不大,初始p H?5.2~10.2时羟基脂肪酸戊酯(hydroxyvalerate,HV)所占比例维持在34.9%~38.3%范围内。本研究对于进一步利用嗜盐MMC发酵含有混合VFA的废弃物生产PHA具有重要的指导意义。     

复合菌群利用模拟APG协同FNA预处理剩余污泥水解液合成PHA

为探究亚硝酸（FNA）预处理协同烷基糖苷（APG）处理剩余污泥水解液合成聚羟基烷酸酯（PHA）的可行性,本文启动接种两种不同污泥的序批式反应器（SBR）富集PHA产生菌,研究活性污泥复合菌群以模拟APG协同FNA预处理剩余污泥的水解液为底物的PHA合成效果;并采用批次合成实验,考察pH、C/N和C/P对PHA合成量的影响。结果表明：与接种污水厂二沉池污泥的反应器（SBR^#1）相比,接种以葡萄糖为底物驯化成熟的产PHA混合菌的反应器（SBR^#2）在30天时得到的PHA合成量较高;随着富集时间的推移,到117天时,接种污水厂二沉池污泥得到的PHA产生菌性能更优。PHA合成的最佳条件为：pH=8,C/P=100∶0.03,C/N=125∶1。在此条件下,PHA合成量最大,为57.34%。以实际FNA预处理协同APG处理剩余污泥水解液为底物时,PHA的累积合成量为24.43%。该研究结果可丰富污泥合成PHA技术方法,为污泥的处理和资源化利用提供技术支持。     

驯化技术变污泥为生物降解材料

南开大学生命科学学院微生物催化研究室研究开发的利用剩余活性污泥和工业废水制备生物降解材料—聚羟基脂肪酸酯（PHA）的创新技术,已完成了实验室研究,正在进行中试。他们采用回注少量土著PHA高产合成菌,“规制”驯化初期活性污泥的驯化方向,促使活性污泥中PHA合成菌成为优势菌群,提高了活性污泥合成PHA产率。     

SRT对富集高聚PHA能力嗜盐MMC的影响

调控菌群富集过程的工艺参数,富集具有高PHA积累能力的混合菌(MMC)是发酵生产PHA的第一步也是最重要的一步。采用批式培养条件,集中研究了污泥停留时间(SRT)对PHA积累菌群的富集作用。研究结果表明SRT影响富集MMC的底物降解速率(q_S),微生物积累PHA的速率(q_P)和PHA积累能力。长SRT(SRT4d)导致了较低的q_S,q_P和PHA细胞含量;过短的SRT(SRT1d)则降低了MMC的PHA转化率(Y_PHA/S)和PHA积累能力,刺激了非PHA积累菌群的快速增殖。研究确定的最佳SRT为2d,在此条件下富集的MMC最大PHA积累量可达细胞干重的56%。研究证明了SRT在选择嗜盐MMC中的重要作用,为快速富集PHA积累能力MMC奠定基础。     

SRT对富集高聚PHA能力嗜盐MMC的影响

调控菌群富集过程的工艺参数,富集具有高PHA积累能力的混合菌(MMC)是发酵生产PHA的第一步也是最重要的一步。采用批式培养条件,集中研究了污泥停留时间(SRT)对PHA积累菌群的富集作用。研究结果表明SRT影响富集MMC的底物降解速率(qS),微生物积累PHA的速率(qP)和PHA积累能力。长SRT(SRT=4 d)导致了较低的qS,qP和PHA细胞含量;过短的SRT(SRT=1 d)则降低了MMC的PHA转化率(YPHA/S)和PHA积累能力,刺激了非PHA积累菌群的快速增殖。研究确定的最佳SRT为2 d,在此条件下富集的MMC最大PHA积累量可达细胞干重的56%。研究证明了SRT在选择嗜盐MMC中的重要作用,为快速富集PHA积累能力MMC奠定基础。     

甲烷作为电子供体合成聚羟基脂肪酸酯的研究进展

采用不同的技术来进行甲烷减量成为当前全球的研究热点。甲烷可以作为电子供体被甲烷氧化菌利用,且在营养限制的条件下合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)。利用甲烷氧化菌将甲烷转化为PHA,既可以增加污水中资源的回收,又有助于缓解气候变化问题。大量研究者对纯种甲烷氧化菌进行了研究,证明了其具有PHA积累的能力。然而,工艺参数的优化、反应器的设计、合成PHA的种类单一等问题仍限制着利用甲烷合成PHA。就PHA的性质及应用展开阐述,综述了关于甲烷氧化菌合成PHA的生物代谢途径的研究,并强调了不同环境因素对甲烷氧化菌利用甲烷合成PHA的影响以及未来研究的重点。     

利用耐盐菌以餐厨垃圾为碳源合成PHA的条件优化的研究

PHA是由微生物(主要是细菌)在细胞内合成的脂类物质,具有合成塑料的物化特性且具备可生物降解性,是天然的高分子材料,可以替代传统塑料。利用餐厨垃圾作为碳源,可以降低合成PHA的生产成本,同时对餐厨垃圾的资源化利用具有重要的意义。含盐量高是我国餐厨垃圾的显著特征,因此本研究从含盐量高的生活垃圾渗沥液处理系统和盐碱地中筛选分离出PHA合成能力较强的3种菌,经过16S rDNA分析确定其菌种,分别是:三种菌株分别为苏云金芽孢杆菌菌株IARI-UPS 6,苏云金芽孢杆菌菌株L14,蜡样芽胞杆菌菌株FORC_024。同时探究了不同接种率、pH值及餐厨废油添加量对3种菌合成PHA能力的影响。     

稠油厌氧降解产甲烷菌群的组成及产甲烷特性

从胜利油田聚驱稠油油藏采出水中富集得到一组55℃下生长的稠油厌氧降解产甲烷混合菌群SL-7,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析混合菌群的组成,并对其产甲烷特性进行了分析。结果表明:混合菌群SL-7由6株主要的单菌组成,其中2株单菌可分离培养,分别来自Firmiucutes和β-Proteobacteria,另外4株单菌为不可分离培养的菌株。经过270d培养,混合菌群SL-7所产有机气体中,甲烷产生量达到最大值,为1110μmol,占95.2%,其它气体(异丁烷、正戊烷、2,2-二甲基丁烷、2-甲基戊烷等)占4.8%,此时混合菌群SL-7对稠油的降解率达到30.6%。高效稠油降解产甲烷混合菌群的获得为残余低品位稠油微生物气化奠定了基础。     

高效重质石油降解菌群构建及降解性能评价

基于重油污染场地生物修复需求,本研究成功构建了高效重油降解混合菌群并通过降解前后重油组分结构及官能团的变化对混合菌群的降解性能进行评价。结果表明,混合菌群的结构在重油降解的不同阶段有明显差异。Pseudomonas、Reyranella、Parvibaculum和Pseudoxanthomonas等菌属在重油降解过程中先后起到主要作用,其中Parvibaculum和Pseudoxanthomonas属的功能菌在重油重质组分的降解中或起主要作用。经过对重油降解混菌长期连续强化培养,可使50天内重油降解率由25.42%提升至41.57%。将不同来源富集获得的四种重油降解混合菌群复配得到了QM混合菌群,20天和50天内重油降解率可分别达到42.31%和53.48%,同时50天沥青质降解率可达25.56%。经过菌群降解后重油内轻质组分及甲基、亚甲基等轻质基团含量大幅度下降,同时重质组分的饱和度增大、多环结构被活化、酯、醚等含氧重质组分实现轻量化,实现了高效且稳定的重油生物降解。     

生物可降解塑料——聚羟基脂肪酸酯（PHA）的生产技术研究

清华大学和中国科学院微生物研究所合作超额完成了可生物降解塑料专题的攻关任务,该专题包括用废糖蜜为原料生产可生物降解塑料聚羟基丁酸酯(PHB)、基因工程菌生产可生物降解塑料PHB、用水解淀粉为原料生产可生物降解塑料PHB及其共聚物PH-BV、可生物降解塑料PHB的改性和应用研究等4个子专题。并在此基础上实现了世界上首次规模化生产第三代PHA——羟基丁酸共聚羟基己酸酯(PHBHHx),为我国的生物可降解塑料工业化研究开辟了广阔的前景。     

Lignocellulosic and marine biomass as resource for production of polyhydroxyalkanoates

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are considered as sustainable ‘green/bio plastics’ because they have potential to replace their depleting petroleum-based competitors in the recent future. To reach this goal, PHAs must be able to compete with the established petroleum-based plastics in both technical and economic aspects. The current PHA production is based on high-priced substrates of high nutritional value and simple carbon sources such as glucose, sucrose, starch, or vegetable oils. Non-food based carbon-rich complex polysaccharides of lignocellulosic and marine biomass can be used as alternative and suitable feedstock through consolidated bioprocessing (CBP). CBP is a promising strategy that involves the production of lytic enzymes, hydrolysis of biomass, and fermentation of resulting sugars to desired products in a single process step. CBP offers very large cost reductions if microorganisms possessing the abilities are found or microbial processes are developed to utilize substrate and simultaneously produce products. This review focuses on possible available complex polysaccharides of lignocellulosic and marine biomass that can be used as resources to produce PHAs in biorefineries, including CBP.     

利用废弃碳资源生产鼠李糖脂的研究进展

鼠李糖脂是微生物合成的一类糖脂类生物表面活性剂,具有优异的表面活性、理化性质和广阔的应用前景。铜绿假单胞菌是鼠李糖脂生产的主要发酵菌株,能够以多种水溶性碳源或疏水性碳源为底物发酵生产鼠李糖脂。当前,废弃碳资源导致的浪费和污染问题日益严峻,基于鼠李糖脂的特性与生产菌株的底物偏好性,以废弃碳资源为原料生产鼠李糖脂具有很大的发展潜力。本文分别介绍以废油脂(含油废水、食品加工废油和餐厨废油)、含糖废弃物(含糖的食品加工副产物、含糖果蔬废弃物和木质纤维)和废塑料等高聚废弃物为原料合成鼠李糖脂的研究进展,重点总结了不同底物和生产菌株对鼠李糖脂生产的影响。通过分析废弃碳资源当前利用现状,发现繁多的种类、较低的分类程度和难降解的组分是限制以废弃碳资源作为底物生产鼠李糖脂进一步发展的主要因素,并提出以废弃碳资源生产鼠李糖脂的未来发展方向。     

Inhibitors of Polyhydroxyalkanoate (PHA) Synthases: Synthesis,Molecular Docking,and Implications

Polyhydroxyalkanoate (PHA) synthases (PhaCs) catalyze the formation of biodegradable PHAs that are considered to be ideal alternatives to non‐biodegradable synthetic plastics. However, study of PhaCs has been challenging because the rate of PHA chain elongation is much faster than that of initiation. This difficulty, along with lack of a crystal structure, has become the main hurdle to understanding and engineering PhaCs for economical PHA production. Here we report the synthesis of two carbadethia CoA analogues—sT‐CH₂‐CoA ( 26 a ) and sTet‐CH₂‐CoA ( 26 b )—as well as sT‐aldehyde (saturated trimer aldehyde, 29 ), as new PhaC inhibitors. Study of these analogues with PhaEC_Av revealed that 26 a / b and 29 are competitive and mixed inhibitors, respectively. Both the CoA moiety and extension of PHA chain will increase binding affinity; this is consistent with our docking study. Estimation of the K_ic values of 26 a and 26 b predicts that a CoA analogue incorporating an octameric hydroxybutanoate (HB) chain might facilitate the formation of a kinetically well‐behaved synthase.     

废塑料脱氯技术现状及产业化进展

废塑料化学回收再利用已成为研究热点,但在含氯废塑料化学回收过程中,氯化物对生产装置有强腐蚀性,同时污染环境、降低产品质量。通过对我国现行关于含氯量的相关排放标准的解析,脱氯技术的发展是完善废塑料化学回收工艺的重要途径。详细介绍了国内外各脱氯技术（分选技术、机械技术、溶剂脱氯技术和分步热分解技术、吸附技术和催化技术）的特点、反应机理及产业化应用情况,分析比较了各技术的优缺点,提出了组合脱氯技术以加快推进含氯废塑料化学回收工艺的发展。     

Influence of recycling of poly(lactic acid) on packaging relevant properties

The most promising representative of biodegradable plastics in packaging applications is polylactide (PLA). Despite this, there is only a small market of PLA in Europe. Reasons for that are the high price of PLA raw material and the lack of knowledge of the behavior in packaging applications. It has a number of peculiarities so producers of plastics packaging hesitate to use it. Like other polyesters, it can degrade at increased temperatures in the presence of moisture by hydrolysis whereby it loses its physical and chemical properties. In all production processes, production waste is generated (i.e., stamping grids or edge trim). In most cases, this waste is used. It is not known in detail, how an internal recycling process will influence the final product properties. One problem is hydrolysis by which the production waste is partially degraded. Target of this study is to analyze the recycling process of PLA within the context of necessary process adaptions and the effects upon ecological efficiency. Films for packaging containing multiple types and amounts of production waste will be produced by extrusion and tested concerning their mechanical properties. The analysis of the recycling behavior showed that internal PLA production waste is well suitable for recycling. The influence of the recycling on the molecular weight is negligible. The effect on the viscosity and thus on the extrusion process is higher. Packaging relevant properties like mechanical or optical properties are hardly influenced. Especially recycling with a recycling quota of up to 50% has an insignificant effect on the film properties. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 41532.     

废弃塑料的化学回收资源化利用研究进展

塑料对人类社会进步和经济发展发挥着重要作用的同时, 塑料的大规模生产和使用不可避免地产生大量的废旧塑料,无疑对地表水、土壤和海洋等带来严重的污染。塑料污染已成为全球可持续发展的挑战。传统物理回收法难以满足环保和资源化的要求,发展高效化学回收资源利用势在必行。文章针对8种典型量大面广的塑料如对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚烯烃［含聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）］、聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PU）等,梳理了当前国内外废弃塑料的化学回收资源化利用研究进展,特别是近10年内的新技术,对废弃塑料化学回收再利用技术的开发有一定的参考借鉴意义。