表面响应曲面法优化微生物中聚β羟基丁酸酯提取条件的研究
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摘要 利用表面响应曲面法(RSM)优化次氯酸钠/氯仿混合溶液提取微生物体内聚β羟基丁酸酯(PHB)的过程，选取了次氯酸钠的百分含量、反应时间、反应温度以及混合液中次氯酸钠与氯仿不同比例为因子，以PHB/MLSS为响应因子。实验结果表明：提取的最佳条件是NaClO为13%、反应温度为45℃、反应时间为2.8 h, NaClO∶CHCl3(V/V)为1.3。利用最佳操作条件，提取出来的产量可以提高25%。关键词 响应曲面法，聚β羟基丁酸酯，提取
1 引言
聚β羟基脂肪酸酯(PHA)是由微生物产生的一大类生物可降解性材料。其中聚β羟基丁酸酯(PHB)是PHA家族中最基本的形式，其物理性质与石油产物合成的聚丙烯相似，是一类极有希望成为塑料的代替用品[1,2]。但是PHB是菌体的胞内产物，需要大量有机溶剂破壁才能提取，因此PHB工业化生产中遇到的最大的问题就是提取成本过高。现在常用的提取方法是有机溶剂萃取法，主要使用的溶剂有氯仿[2]、1,2二氯乙烷[3]等。但这些有机溶剂易燃有毒，易对周围的环境造成危害。因此有人提出使用次氯酸钠溶液来替代这些有机溶剂[2,4,5]。虽然次氯酸钠可以方便、有效、快速地破除细胞壁，但次氯酸钠对聚合物具有强烈的降解作用[2,4]，降低了PHB的实际应用效果。但是如果将次氯酸钠和有机溶剂混合使用，一方面可以利用次氯酸钠快速地将菌体破壁，使PHB尽快地从胞内释放出来；另一方面，释放出来的PHB能迅速地溶解到有机溶剂中，防止PHB被进一步的降解。虽然次氯酸钠和有机溶剂的混合可以有效地提高PHB的分离效果，但是分离过程中受很多因素制约。如次氯酸钠溶液的浓度、反应时间、次氯酸钠溶液与有机溶剂的比例以及反应温度。Kwang等[2,4]研究了不同温度、不同浓度的次氯酸钠以及混合液中次氯酸钠与氯仿的不同比例对提取的PHB的物理性能的影响。潘贵金等[6]用次氯酸钠与氯仿(1∶1，V/V)的混合液从重组大肠杆菌种回收PHA，重点研究了不同浓度的次氯酸钠和不同反应时间对提取效果的影响 ......
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