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《聚β羟丁酸PHB的生产》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、聚-β-羟丁酸（PHB）的生产主讲：陶林一、聚-β-羟丁酸的应用前景聚-β-羟丁酸（PHB），作为一种天然高分子聚合物，具有生物相容性、生物可降解性、无刺激性、无免疫原性和组织相容性等特殊性能，在组织工程、药物缓释控释系统、骨科以及医用手术缝合线领域获得成功的应用。PHB有良好的生物降解性，其分解产物可全部为生物利用，对环境无任何污染；其熔融温度为175～180℃，是一种可完全分解的热塑性塑料。它的物理性质和分子结构与聚丙烯（PP）很类似，如摩尔质量、软化点、结晶度、拉伸强度等，目前主要应用于医疗、工业、
2、包装、农业等领域。面对日益严峻的资源和环境问题，走可持续发展道路，就要研究开发可自然降解的新材料。PHB是微生物合成型降解材料中的典型代表，具有良好的生物降解性，分解产物可全部为生物利用，目前研究较为深入并初步进入商品化阶段。二、国内外研究现状对PHB的研究始于上世纪初期。1926年,法国巴斯德研究所Lemoigne首次从巨大芽孢杆菌(Bail2lusmegatheriucm)细胞中发现并分离提取了PHB。20世纪70年代后,因石油危机和环保运动,PHB开始受到重视。英国帝国化学公司ICI是世界上最早商品
3、化生产PHB的厂家。1981年该公司采用真养产碱杆(Alcaigeneseutrophus)的一个突变株,成功地运用单细胞蛋白的发酵装置,以糖和丙酸为主要碳源,首先生产出工业化商品PHBV,命名为Biopol。此后,日本IshizakiA等报道利用H2和CO2为底物培养A.eutrophusATCC176967,发酵40h,细胞干重85g/L,PHB浓度61.5g/L。加拿大BioventuresAlbertaInc.以重组大肠杆菌生产PHB。目前,除了利用微生物生产PHB外,转基因植物法和化学合成法生产
4、PHB也成为当今研究的方向。国内PHB的研究起步较晚,但进步很快,取得了很大的成果。中科院微生物研究所陈琦等1994年报道通过紫外诱变A.eutrophusH16原始菌株选育出能利用葡萄糖发酵生产PHB的优良菌株65-7、47-5和34-5,摇瓶发酵水平都达10g/L,PHB含量77%。清华大学生物系陈国强教授采用基因工程菌生产PHB,产品已实现产业化,市场前景看好。根据已有试验的生产水平，一个年产500吨PHB的工厂，50m3的发酵罐3台，配备相应的水、电、汽、气、下游加工设备及2000m2的生产车间，
5、建厂需一年左右，约需投资2000万元。按国际上PHB的现行价格10美元／kg计算，年产值为4000万元，而依据我们试验结果估算的生产成本为40元／kg，企业每年获得利税2000万元。若将用于组织工程材料的共聚体[P（HB-co-HH）]、[P（HB-co-HO）]投入小规模生产，一个年产22吨P(HB-co-HH)或P(HB-co-HO)的工厂，需5m3的发酵罐3台，配备相应的水、电、汽、气、下游加工设备及500m2的生产车间，约需投资170万元左右。倘若产品质量达到美国FAD规定的医学组织工程使用的标准
6、，出厂值以125美元/kg计算，年产值为2200万元人民币。生产成本不超过为100元／kg，企业每年获得利税1980万元。三、投资、产值、可行性四、生产设备及条件1.上游技术阶段所需要的仪器：PCR仪、培养箱、种子培养基、发酵罐这些设备条件都容易实现2.下游技术阶段所需要的仪器：酸度计、板框压滤机、高速冷冻离心机、细胞破碎仪、浓缩罐等在生产上均是常见的使用仪器都能实现3.污水处理设备：带式压滤机上：立体式发酵罐下：发酵生产车间PCR仪板框压滤机高速冷冻离心机细胞破碎仪污水处理设备：带式压滤机五、生产技术流
7、程构建基因工程菌种子培养及发酵PHB成品制取1.构建基因工程菌（1）首先采用分子克隆操作制备大肠杆菌和真养产碱杆菌的感受态细胞（CaCl2法）（2）在第一步制备好的感受态细胞中加入体积小于10微升、质量小于50纳克的携带透明颤菌血红蛋白基因的质粒pBR322vgb，进行质粒的转化（3）从转化后的重组大肠杆菌E．coliJM105（pBR322-vgb）的固体平板上挑取单菌落，接种于装有1－10毫升的LB液体培养基的试管中，在25－38℃的温度下于15O－300转／分钟的摇床上培养6-15小时；对收获的菌体
8、采用试剂盒法提取并纯化其中的质粒PBR322-vgb，从而得到扩增的含透明颤菌血红蛋白基因（vg）的质粒pBR322-vgb构建基因工程菌（4）采用限制性核酸内切酶对质粒pBR322-vgb进行透明颤菌血红蛋白（vgb）基因片段的酶切分离，酶切温度为25－38℃，时间为1-5小时，酶切后的vgb片段用低熔点琼脂糖凝胶电泳回收（5）将酶切收获的透明颤菌血红蛋白基因（vgb）与PHB合成基因（phbCAB）及λ噬菌体裂解基因（SR
