生物合成聚3-羟基丙酸酯的研究进展

聚3-羟基丙酸酯(P3HP)作为聚羟基脂肪酸酯家族(PHAs)中的新型热塑性塑料,具有生物降解性和生物相容性等优点。目前,未见野生微生物可以合成P3HP的报道,生产途径主要为化学法和生物法。其中,通过化学法或添加3-HP单体及其结构类似物作为前体的P3HP合成效率低、成本高且不具环保性;而通过构建和改造工程菌的生物代谢途径,能够利用廉价、可再生的碳源,已经逐渐成为研究热点。文中综述了国内外P3HP生物合成研究进展,并对甘油途径、丙二酸单酰辅酶A(Malonyl-Co A)途径和β-丙氨酸途径等合成方法进行了优缺点分析,为生物合成P3HP的深入研究奠定理论基础。     

真氧产碱杆菌在双营养（碳、氮）限制区内合成聚羟基烷酸酯

研究了真氧产碱杆菌以混合有机酸为碳源,硫酸铵为氮源,在双营养（碳、氮）限制区内聚羟基烷酸酯的生物合成。结果表明：双营养限制区的长度与聚羟基烷酸酯的产量呈正相关。同时,在对两种不同的双营养限制区实现方式进行比较后发现,首先限制碳源的双营养限制方式比首先限制氮源的双营养限制方式更有利于聚羟基烷酸酯的合成;在这两种不同营养限制方式下,PHAs的最高产量分别为3.72 g/L和2.55 g/L。     

羟基丁酸及中链羟基脂肪酸共聚物的微生物合成

聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoicacids,简称PHAs）是许多原核生物于非平衡生长（如缺乏氮、磷、镁、氧）条件下合成的细胞内碳源和能源的贮藏性聚合物,其分子通式可表述为川．其中m＝l,2和3,一般为m＝l,即p一羟基脂肪酸。n为单体数目。R为侧链,多为不同链长的正烷基,也可以是支链的,不饱和的或带取代基的烷基。自从1926年聚羟基丁酸（Polyhydroxyblltyrate,简称PHB）被首次发现后,已有约80种不同的脂肪酸作为PHAs的单体在约300种细菌中被发现,包括碳原子数从3到14的大量含饱和或不饱和键或支链的脂肪族以及芳香族3羟基…     

细菌聚羟基脂肪酸酯检测方法研究进展*

细菌聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoates,PHAs）是存在于许多细菌细胞内的聚合物,是一种新型的生物材料,在生态研究中可作为营养指标。回顾有关PHAs的研究方法的同时介绍用PT-IR技术从细胞水平快速定性和定量分析细菌PHAs。     

微生物合成中链聚羟基烷酸酯研究进展

某些微生物细胞在特定营养限制的条件下会产生聚羟基烷酸酯作为碳源储备。和短链聚羟基烷酸酯(PHB)一样 ,中链聚羟基烷酸酯由于具有更优良的性能、更高的附加值和更广泛的用途而受到人们的关注 ;此外 ,中链聚羟基烷酸酯还可以被人工合成为具有功能性侧链的半合成高聚物 ,并因此能够具有更好的弹性和更理想的结晶性能等优点 ,从而成为近年来对环境友好的生物可降解材料的研究重点。在能够合成中链聚羟基烷酸酯的微生物中 ,食油假单胞菌是最典型 ,也是研究得最多的一种。本文对由食油假单胞菌合成中链聚羟基烷酸酯的特点、代谢机制、发挥过程等内容进行了综述 ,并提出了这一研究领域未来可能的研究方向     

活性污泥合成聚羟基脂肪酸脂的研究进展

聚羟基脂肪酸( PHAs) 是许多原核微生物在不平衡生长条件下合成的细胞内能量和碳源储藏性物质,同时也是一种可完全生物降解的塑料,由于其良好的环境效应及机械性能而受到广泛关注.使用活性污泥合成PHA既能降低PHA的生产成本,又能充分利用活性污泥资源,减少对环境的污染.综述了活性污泥合成PHA的研究进展, 包括合成PHA的主要微生物、碳源及影响PHA积累的因素.     

短链硫酯酶缺失对大肠杆菌合成聚羟基丁酸乳酸酯的影响

聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHAs)是一种具有优质生物相容性的可降解生物基材料,其理化性质优越,具备替代石油基塑料的潜力.P(3HB-co-LA)是PHAs的一种,融合了聚乳酸(Polylactic acid,PLA)和聚3-轻基丁酸(poly(3-hydroxybutyrate),P...     

利用大肠杆菌工程菌廉价高效生产聚羟基丁酸酯

利用大肠杆菌生产聚羟基脂肪酸酯是近来国际上生物可降解塑料的研究热点,本研究通过对适宜于聚羟基脂肪酸酯生产的大肠杆菌菌株的选择和碳源利用试验,初步确立了大肠杆菌代谢工程改造生产聚羟基脂肪酸酯的基础。并在此基础上,通过对大肠杆菌磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖转移酶系统的改造和工程菌环境诱导系统的应用,解决了大肠杆菌工程菌无法同时利用多种碳源合成聚羟基脂肪酸酯的难题。发酵试验证明,工程化改造的大肠杆菌利用廉价底物在5L发酵罐中分批培养32h后,菌体终浓度能够达到8.24g/L,聚羟基脂肪酸酯占细胞干重的84.6%。     

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。     

细菌聚羟基脂肪酸酯检测方法研究进展

细菌聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHAs）是存在于许多细菌细胞内的聚合物,是一种新型的生物材料,在生态研究中可作为营养指标。回顾有关PHAs的研究方法的同时介绍用FT-IR技术从细胞水平快速定性和定量分析细菌PHAs。     

可完全生物降解生物材料项目在鲁投产

深圳市意可曼科技有限公司在山东邹城举办可完全生物降解材料项目投产庆典,这标志着意可曼生物科技有限公司拥有完全自主知识产权、通过基因工程菌种构造法进行生物发酵合成生物高分子材料聚羟基烷酸酯（PHAs）的技术正式实现批量化生产。该项目的产品品级包括注塑级PHAs、吹膜级PHAs、吹瓶级PHAs、板片级PHAs、可发性PHAs、纺丝／无纺布级PHAs、生物弹性体、3-羟基丁酸酯等,可广泛应用于农业、环境、生化、微电、能源、医用等领域。     

海生杆菌属的基因组测序数据分析

海生杆菌属首次于1997年鉴定,迄今包括18个物种,其中10个已完成全基因组序列测定。文中总结了海生杆菌属的菌种特征,并从碳源利用、聚羟基脂肪酸酯代谢和芳香族化合物降解三个方面对基因组测序数据进行了分析。研究发现,海生杆菌属具有完整的糖酵解途径和三羧酸循环,缺乏木糖利用基因。所有海生杆菌属菌种均含有Ⅰ型和Ⅲ型聚羟基脂肪酸酯合成酶的编码基因,表明该菌属可能具有普遍的聚羟基脂肪酸酯合成能力。海生杆菌属含有芳香族化合物的降解途径,苯、苯酚和苯甲酸可由不同的酶催化生成邻苯二酚,再由邻位断裂途径降解为3-酮己二酸,邻苯二酚也可由间位断裂途径降解为丙酮酸和乙酰辅酶A。基因组测序数据分析加深了对海生杆菌属代谢特征的认识,提示该菌属在聚羟基脂肪酸酯合成和海洋芳香族污染物治理方面有一定的应用前景。     

嗜水气单胞菌WQ中PHBHHx的合成及其分子基础研究

聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoate,PHA)是一系列生物合成的高分子材料,其单体可由多种3-羟基脂肪酸(3-hydroxyalkanoate,3HA)构成^[1]。PHA物理和机械性能的变化很大,从高脆性到弹性体,这跟它们的单体成分有很大关系^[2]。短链和中长链单体共聚的PHA比短链单体或中长链单体聚合得到的PHA有着更好的性能^[3]。在1994年,豚鼠气单胞菌(Aeromonas caviae)FA440被发现能以偶数碳原子数脂肪酸或植物油作为碳源在体内积累PHBHHx^[4]其PHA生物合成基因被成功克隆^[5]。根据亚基数目和底物特异性,PHA合成的关键酶,即PHA合酶或PhaC,被分成了3种类型。A．caviae的PHA合酶属于第1类PHA合酶^[6]。PHA合酶的一些类型含有一些保守的基因序列,该特征可被用于克隆,特别是第Ⅱ类PHA合酶^[2,8]。嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)WQ和A．hydrophila 4AK4是能够合成PHBHHx的另外两种菌株,其中A．hydrophila 4AK4已被用作大规模生产PHBHHx。就目前来说,不管生长条件怎么改变,其合成的PHBHHx中3羟基己酸单体(3-hydroxyhexanoate,3HHx)的含量始终在12％～17％之间变化^[9]。而A．hydrophila WQ合成的PHBHHx中则含有6％～14％ 3HHx。本论文研究了A．hydrophila WQ的PHA生物合成及其分子基础。     

生产聚羟基脂肪酸酯的微生物细胞工厂

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一类由微生物合成的、生物可再生、生物可降解、具有多种材料学性能的高分子聚合物,在很多领域有着广泛的应用前景。以下从辅酶工程、代谢工程、微氧生产等方面综述了微生物法生产PHA的研究进展,并对利用PHA合成基因提高基因工程菌的代谢潜能进行了讨论。     

废弃活性污泥中产聚羟基脂肪酸酯菌株Bacillus sp. PB-3的发酵条件优化

通过尼罗红染色法结合荧光显微镜镜检,从废弃活性污泥中分离得到1株高产聚羟基脂肪酸酯(PHAs)的菌株Bacillus sp.PB-3,经气相色谱法鉴定该菌株胞内产物为聚β-羟基丁酸酯(PHB)。对培养基成分及发酵条件优化后,获得最佳培养方案:12 g/L的葡萄糖为C源,2 g/L的牛肉膏为N源,初始pH 7.5,培养基装液量80 mL,转速为200 r/min,37℃培养48 h,PHB质量分数可达菌体干质量的32.09%,比优化前提高30%。     

重组肺炎克雷伯氏菌转化甘油为聚3-羟基丙酸

聚3-羟基丙酸[Poly(3-hydroxypropionate),P3HP]是一种生物可降解及生物相容的新型聚羟基脂肪酸酯。目前已鉴定的生物均不能天然合成P3HP。采用PCR克隆鼠伤寒沙门氏菌的丙醛脱氢酶(Pdu P)基因及罗尔斯通氏菌的聚羟基脂肪酸酯合成酶(Pha C)基因,构建共表达载体,转化肺炎克雷伯氏菌后获得两株重组菌。以甘油为唯一碳源进行摇瓶发酵,pdu P和pha C共用tac启动子的工程菌K.p(p ET-tac-pdu P-pha C)产生0.054 g/L的P3HP,而pdu P和pha C各自独用tac启动子的工程菌K.p(p ET-tac-pdu P-tac-pha C)产生0.091 g/L的P3HP。     

弱化呼吸链水平对代谢工程大肠杆菌聚羟基丁酸乳酸酯合成的影响

聚3-羟基丁酸乳酸酯[Poly(3-hydroxybutyrate-co-lactate), P(3HB-co-LA)],属于聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)家族的一员,是一种具有良好生物相容性和可降解性的天然高分子生物材料。文中通过在大肠杆菌中引入来源于富养罗尔斯通氏菌Ralstonia eutropha的β-酮硫解酶、乙酰乙酰Co A还原酶、来源于丙酸梭菌Clostridium propionicum的丙酰Co A转移酶突变体以及荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens strain 2P24来源的PHA合成酶突变体等异源酶,成功实现了一步法利用葡萄糖合成P(3HB-co-LA),其中乳酸组分的摩尔百分比达到1.6%,聚合物含量为83.9wt%。在此基础上,通过敲除辅酶Q8合成所需的黄素异戊烯基转移酶基因(ubi X)来弱化呼吸链水平,从而增强乳酸积累,并进一步缺失乳酸脱氢酶基因(dld)以减少乳酸在发酵后期转化成丙酮酸,最终将P(3HB-co-LA)中乳酸组分的摩尔百分比提高至14.1%,而聚合物含量为81.7wt%。上述实验结果表明,采用弱化呼吸链水平策略可有效提高聚合物中乳酸组分的摩尔百分比,从而提供了一种改变生物合成聚合物中单体组分含量的新思路。     

聚羟基脂肪酸酯的应用展望

聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,简称PHA)是由微生物合成的天然高分子基材料,作为微生物碳源和能源的储备物质。目前,PHA的单体种类有150多种,致使PHA的品种繁多、材料学性质各不相同。PHA具有材料多变性、非线性光学性能、压电性能、气体阻隔性能、热塑性、生物可降解性、良好的生物相容性等特点,使其在塑料包装、化工、医药、农业、生物能源等诸多领域的具有很大的应用前景。文中系统介绍了目前PHA的应用和未来的发展。     

产聚羟基脂肪酸酯细菌的筛选与鉴定

【目的】聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHAs)是一种生物可降解的天然高分子聚酯,本研究的目的是从广东省某啤酒厂废弃的活性污泥中分离筛选PHAs产生菌。【方法】首先,从活性污泥中分离PHAs产生菌。分离方法分3步:(1)富集培养PHAs产生菌;(2)通过苏丹黑B染色法进行初筛;(3)挑选PHAs产量较高的菌株,然后对细胞内提取产物进行分析,最后通过生理生化试验和16SrRNA基因序列分析法对该菌株进行鉴定。【结果】从广东省某啤酒厂的活性污泥样品中筛选获得PHAs产生菌HG-B-1,被鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophlia)。细胞染色分析、胞内提取物的红外光谱分析表明HG-B-1胞内贮藏物为PHAs。该菌株在以蔗糖为碳源、牛肉膏为氮源的发酵培养基中,37℃振荡培养24h,PHAs产量可达细胞干重的23.4%。【结论】本文从广东省某啤酒厂的活性污泥中筛选得到PHAs产生菌,获得了一株新型的PHAs产生菌,为进一步研究和开发新型的PHAs产生菌提供了菌源和基础资料。     

大肠杆菌利用葡萄糖和木糖合成乙醇酸、乳酸和3-羟基丁酸共聚酯

以大肠杆菌为宿主,构建了以葡萄糖和木糖为底物获得乙醇酸、乳酸和3-羟基丁酸共聚酯的生物合成途径,包括过表达塔格糖-3-差向异构酶、核酮糖激酶、醛缩酶、醛脱氢酶、丙酰辅酶A转移酶、β-酮硫解酶、乙酰乙酰辅酶A还原酶和聚合酶等。在此基础上,表达聚羟基脂肪酸酯颗粒结合蛋白,提高了聚合物的合成,重组菌的细胞干重达到3.73g/L,含有38.72wt%的共聚酯。采用混菌共培养策略,实现以葡萄糖和木糖混合物为底物合成共聚酯,摇瓶实验中细胞干重达到4.01g/L,含有21.54wt%的聚合物。文中提供了一种以葡萄糖和木糖混合物为碳源合成聚合物的方法,为下一步纤维素水解物的有效利用提供了参考。