地中海嗜鹽菌與大型海藻生物質(zhì)亞臨界水解產(chǎn)物用于生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯（PHA）

蘇帕拉廷·高希，里瑪·拿因，塞米昂·格瑞瑟曼，露德米拉·法捷耶夫，邁克爾·格贊，亞歷山大·戈?duì)栘惛?/p>

（1.以色列特拉維夫大學(xué)波特環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院精密科學(xué)系，以色列 特拉維夫 69978；2. 以色列特拉維夫大學(xué)化學(xué)學(xué)院精密科學(xué)系，以色列 特拉維夫 69978）

譯者： 羅錦程；審查： 徐紫寅；單位： 生態(tài)環(huán)境部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)中心

1 研究亮點(diǎn)

*運(yùn)用嗜鹽菌與海藻作為碳源生產(chǎn)可生物降解塑料，有望為解決塑料“白色污染”問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展，維護(hù)全球環(huán)境安全提供新途徑。

2 背景

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年約消耗3.2×108t 噸塑料制品，其中不少在陸地和海洋等環(huán)境中形成積累，嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，尋找一種可持續(xù)的方法破解廢物塑料帶來(lái)的“白色污染”問(wèn)題十分迫切。聚羥基脂肪酸酯（PHA） 因其可通過(guò)生物途徑合成，能作為有機(jī)垃圾回收并實(shí)現(xiàn)生物降解，性質(zhì)安全無(wú)毒，相較于基于石油的傳統(tǒng)塑料制品具備諸多優(yōu)點(diǎn)而進(jìn)入科研人員的視野，有望成為潛在的塑料替代品。

PHA 的生產(chǎn)通常需要依賴葡萄糖等純凈物作為碳源，經(jīng)由地中海嗜鹽菌（H. mediterranei） 等嗜鹽菌獲得。近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，大型海藻可替代葡萄糖作為非傳統(tǒng)碳源，且大型海藻在培養(yǎng)過(guò)程中無(wú)需土地與淡水兩大要素作支撐，其培養(yǎng)過(guò)程僅需在培養(yǎng)容器中添加極少量肥料即可完成，將大型海藻石莼作為PHA生產(chǎn)的碳源來(lái)源，潛力巨大。

3 研究方法

石莼生物質(zhì)在180 ℃的溫度條件下于間歇式反應(yīng)器中反應(yīng)30 min 進(jìn)行預(yù)處理，使得其中的生物質(zhì)發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生糖類水解產(chǎn)物。水解產(chǎn)物再在地中海嗜鹽菌的作用下進(jìn)行發(fā)酵，經(jīng)過(guò)萃取后得到PHA，最后利用1H 與13C NMR、FTIR、TGA、DSC 等手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析表征。

4 主要研究結(jié)果

研究了大型海藻作為非常規(guī)碳源，利用地中海嗜鹽菌批量生產(chǎn)PHA 用于生產(chǎn)制造可生物降解塑料的潛力。本研究配制了石莼、剛毛藻、海索面、乳節(jié)藻、江蘺、粉團(tuán)扇藻、普通馬尾藻共7 種不同種類的大型海藻生物質(zhì)水解產(chǎn)物作為碳源，分別研究了PHA 的產(chǎn)生情況，最終發(fā)現(xiàn)在42 ℃，初始pH 7.2 的條件下，綠色大型海藻石莼在25%的濃度下培養(yǎng)地中海嗜鹽菌時(shí)，石莼細(xì)胞干基質(zhì)量和PHA 濃度最高可分別達(dá)（3.8±0.2） g/L 和（2.2±0.12） g/L，證明石莼是一種前景廣闊的PHA 生產(chǎn)原料。

5 結(jié)論與展望

地中海嗜鹽菌與綠色大型海藻石莼能夠可持續(xù)生產(chǎn)新興生物聚合物PHA，該技術(shù)非常適合地理位置沿海、淡水資源匱乏、耕地面積有限的國(guó)家推廣運(yùn)用，從而破解塑料垃圾“白色污染”問(wèn)題。全球塑料制造行業(yè)有望迎來(lái)一次產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)革命，降低塑料行業(yè)對(duì)石油等化石燃料的依賴程度，將對(duì)全球環(huán)境保護(hù)事業(yè)產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。