生物可降解塑料.ppt

*(二)国内外研究PHAs的水平国内外的研究内容主要集中于：①微生物菌种的改良；②发酵生产技术研究，流加发酵控制技术、高密度细胞培养技术；③新型反应器研制，提高传氧效率、降低能耗；④产品提取工艺开发，降低成本，采用非有机溶剂提取方法。第95页,共99页，星期六，2024年，5月*国内外从事PHAs研究机构国外英国ICI公司、韩国现代科学技术研究所(KAIST)、奥地利生物技术公司和日本名古屋大学等。国内起步于20世纪80年代的中后期。中科院微生物所、山东大学、北京农业大学和无锡轻工大学等。中国科学院微生物所、清华大学生物系和化工系均已有批量生产技术。但在PHB提纯方面，目前尚未达到应用水平。第96页,共99页，星期六，2024年，5月*(三)研究进展改性共聚官能化：如靠原子的引入有可能提高PHAs的绝缘性能，降低材料的表面张力，使PHAs有较高的润滑性、耐热性和耐油性。结构设计：不同的菌种、改变培养条件，可以调节PHAs的组成采用廉价底物构建自溶性PHAs生产菌种：噬菌体转基因植物第97页,共99页，星期六，2024年，5月*植物生产PHB利用细菌发酵生产的PHB价格较高。为降低成本，人们研究利用植物资源生产PHB。相对微生物而言，植物更象一个大加工厂，更适于生产复杂、多样且具特殊用途的塑料原料。目前，人们利用生物工程技术已将关键酶基因导入拟南芥、油菜和向日葵等植物中，从这些转基因植物的细胞质或质体中获得PHB。由于植物生产便于PHB的分离提纯，降低了成本，因此，利用转基因植物生产PHB使开发生物降解塑料前景广阔。第98页,共99页，星期六，2024年，5月感谢大家观看第99页,共99页，星期六，2024年，5月***第四节PHAs的提取PHB的提取涉及到两个方面的问题：一是方法的合理性，主要表现在提取率、产物的纯度，提取过程是否对PHB的结构产生影响，以及是否方便操作，预后处理是否复杂、环境是否污染等方面。二是过程的经济性，表现在提取的材料的费用、能量的消耗和设备的投资等。第63页,共99页，星期六，2024年，5月*四、PHAs的提取技术有机溶剂法次氯酸钠提取法酶法表面活性剂-次氯酸钠法其他方法第64页,共99页，星期六，2024年，5月*1.有机溶剂法对于由真养产碱杆菌(Ralstoniaeutropha)生产PHB，研究初期通常采用的提取方法是有机溶剂法。包括:氯仿、二氯乙烷、1,1,2—三氯乙烷、乙酸酐、碳酸乙烯酯及碳酸丙烯酯等。原理：有机溶剂一方面能改变细胞壁和膜的通透性，另一方面能使PHB溶解到溶剂中，而非PHB的细胞物质(NPCM)不能溶解，从而将PHB与其它物质分离开来。具体操作步骤如图7-5所示。第65页,共99页，星期六，2024年，5月*图7-5有机溶剂提取PHB的过程示意图第66页,共99页，星期六，2024年，5月*(1)当溶剂中含有超过5%(w/v)的PHB时，溶液变得很粘，要去掉细胞的残余物就变得很困难；(2)提取率难以达到很高；(3)使用大量的有机溶剂；(4)造成严重环境污染，操作不便。优点：引起PHB的降解非常小，得到PHB的纯度非常高。因此，用有机溶剂提取PHB通常作为一种实验室方法。有机溶剂的方法的缺点第67页,共99页，星期六，2024年，5月*2次氯酸钠提取法次氯酸钠能够破胞且对细胞中的非PHB的细胞物质的消化很有效，因而用该方法破胞所得产品的纯度较高、提取速度快，避免了有机溶剂提取过程中繁琐的前、后处理工作。但是PHB分子量只有原来的一半。具体操作过程见图2。第68页,共99页，星期六，2024年，5月*图2次氯酸钠提取PHB过程示意图第69页,共99页，星期六，2024年，5月*次氯酸钠提取法优点：不使用大量的有机溶剂。缺点：次氯酸钠对PHB分子有严重的降解作用，因而所获得的PHB的分子量较小。第70页,共99页，星期六，2024年，5月*次氯酸钠/氯仿提取法改进：根据氯仿提取时PHB纯度高且被降解程度小，而次氯酸钠对非PHB细胞物质消化很有效的优点，结合PHB疏水亲油物质，而细胞膜具有亲水性的特点的原理，发明了用分散的次氯酸钠/氯仿提取PHB的方法。第71页,共99页，星期六，2024年，5月*冷冻干燥的菌体+次氯酸钠+氯仿破壁离心分离氯仿相中加入非溶剂物质使PHB沉淀离心过滤分离烘干成品第72页,共99页，星期六，2024年，5月*在该方法中次氯酸钠主要起破胞作用，而氯仿则