專利名稱：一種從發(fā)酵液中直接提取聚羥基烷酸酯的一步分離法的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬生物工程技術(shù)領域。
聚羥基烷酸酯(Poly-3-Hydroxyalkanoates，簡稱PHAs)是微生物在不平衡生長條件下在細胞內(nèi)積累的一類高分子材料，是一類物理性質(zhì)類似于聚丙烯等化學合成塑料的熱塑性聚酯，但它具有一般合成塑料所不具備的一些特性，如生物降解性、生物相容性、壓電性、光學活性等，是替代化學合成塑料最具競爭力的代表之一。特殊的性質(zhì)使其在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品等方面具有廣泛的應用前景，成為許多發(fā)達國家研究關(guān)注的熱點。
目前PHAs的應用因其生產(chǎn)成本較高并未大量使用，而取決于生產(chǎn)成本高低和產(chǎn)業(yè)化的一個重要因素來自于PHAs的后提取。PHAs的后提取方法一般由3種(1)有機溶劑法。此法的缺點是需要大量的有機溶劑，如三氯甲烷(歐洲專利46,017)、二氯甲烷(歐洲專利58,480)、丙酮、甲烷等，成本高，工作環(huán)境惡劣，勞動保護要求高，提取收率低。(2)次氯酸鈉法(Biotechnology Techniques，3(4)227-230，1989)。由于次氯酸鈉具有很強的氧化性，提取過程使PHAs的分子量受到很大影響，為此，又有人提出表面活性劑-次氯酸鈉法(Biotechnology Techniques，4(4)221-226，1990)，雖然此法PHAs分子量的降解作用明顯降低，但提取過程中需對細胞進行預處理，離心棄去發(fā)酵液，并在二步反應之間需對混合液進行固液分離，由于微生物細胞直徑很小，需采用高速離心機，在大規(guī)模生產(chǎn)中很難實現(xiàn)，工藝復雜，收率低，高速離心是影響PHAs大規(guī)模后提取的瓶頸。并且反應體系中細胞濃度不超過100克(干重細胞)/升，存在很大的局限性。(3)酶-表面活性劑法(美國專利4,101,533，歐洲專利0145233A2)。此法的缺點亦在于需首先進行細胞預處理，并通過細胞熱處理、酶處理和陰離子表面活性劑處理，才能得到高純度的PHAs。工藝復雜，酶反應條件苛刻，并同樣在每步反應之后需通過高速離心進行固液分離，成本高，工程放大困難。
本發(fā)明的目的在于PHAs的后提取工藝，無需細胞的預處理，無需高速離心機，并對細胞的高密度培養(yǎng)體系均適用。利用一般發(fā)酵工廠的普通提取設備，二步反應一步離心或過濾，即可得到高純度的PHAs。本發(fā)明工藝簡單，成本低，勞動強度低，提取收率高，為規(guī)?；a(chǎn)提供條件。
本發(fā)明的具體操作步驟如下(1)在利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)PHAs的細胞發(fā)酵液中，用NaOH溶液調(diào)節(jié)發(fā)酵液PH值分別為5.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、14.0，其中PH10.0作為優(yōu)選PH值。
(2)加入陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、Triton-100、十二烷基磺酸鈉等，其中十二烷基硫酸鈉價格低、提取效果好，作為優(yōu)選表面活性劑。攪拌反應。
(3)加入次氯酸鈉、變形劑，攪拌反應。變形劑分別采用NaOH、KOH、氨水等堿性溶液，其中優(yōu)選NaOH溶液作為變形劑。
(4)離心或過濾上述混合物。
(5)將得到的固形物用水洗滌并干燥即得PHAs成品。
本發(fā)明適用性強，不僅可處理聚羥基烷酸酯中的均聚物(PHB)，而且可處理聚羥基丁酸-羥基戊酸(PHBV)等共聚物，并對發(fā)酵液中的細胞濃度或細胞中PHA含量無要求，甚至可直接處理細胞濃度在160克(干重)/升發(fā)酵液以上的發(fā)酵產(chǎn)物，放大容易，并已在噸級規(guī)模上得到驗證。
權(quán)利要求
1.一種從發(fā)酵液中直接提取聚羥基烷酸酯的一步分離法，其特征在于以下步驟組成(1)、在含有聚羥基烷酸酯的細胞發(fā)酵液中，調(diào)節(jié)發(fā)酵液PH值后，加入陰離子表面活性劑，攪拌反應。(2)、在上述反應體系中加入次氯酸鈉、變形劑，攪拌反應。(3)、分離提取固相的聚羥基烷酸酯PHAs顆粒。(4)、用水洗滌、干燥得到粉末狀聚羥基烷酸酯產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的一種從發(fā)酵液中直接提取聚羥基烷酸酯的一步分離法，其特征在于所述的PH值在5-14。
3.如權(quán)利要求1所述的一種從發(fā)酵液中直接提取聚羥基烷酸酯的一步分離法，其特征在于所述的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、Triton-100等陰離子表面活性劑。
4.如權(quán)利要求1所述的一種從發(fā)酵液中直接提取聚羥基烷酸酯的一步分離法，其特征在于所述的表面活性劑用量為細胞干重中聚羥基烷酸酯的1％-30％，反應時間為0.1-24小時。
5.如權(quán)利要求1所述的一種從發(fā)酵液中直接提取聚羥基烷酸酯的一步分離法，其特征在于所述的變形劑是次氯酸鈉與NaOH、KOH等堿性溶液的混合液。
6.如權(quán)利要求1所述的一種從發(fā)酵液中直接提取聚羥基烷酸酯的一步分離法，其特征在于所述的變形劑反應時間為0.5-30分鐘。
7.如權(quán)利要求1所述的一種從發(fā)酵液中直接提取聚羥基烷酸酯的一步分離法，其特征在于所述的反應溫度在10-100℃。
8.如權(quán)利要求1所述的一種從發(fā)酵液中直接提取聚羥基烷酸酯的一步分離法，其特征在于所述的分離提取方法為過濾或離心收集固相物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從含有聚羥基烷酸酯的細胞發(fā)酵液中直接提取聚羥基烷酸酯一步分離提取法。本發(fā)明屬生物工程技術(shù)領域。其主要特征是在以真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌發(fā)酵生產(chǎn)聚羥基烷酸酯(PHAs)的發(fā)酵液中,直接加入表面活性劑、次氯酸鈉和變形劑,改變了PHAs顆粒的聚集狀態(tài),通過普通三足式離心機或過濾即可分離提取PHAs顆粒,再經(jīng)洗滌烘干后,可獲得純度大于95%、分子量3.0×10
文檔編號C12P7/62GK1328160SQ0010915
公開日2001年12月26日 申請日期2000年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月13日
發(fā)明者翁維琦, 蔡以濱, 劉墨青, 易祖華, 陳琦 申請人:中國科學院微生物研究所