以魔芋多糖為碳源的產(chǎn)聚羥基丁酸酯菌的篩選、鑒定及發(fā)酵研究

李凌凌，毛 偉，張家銘，黃 皓，左振宇，楊忠華

(1.武漢科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，湖北 武漢，430081；2. 武漢科技大學(xué)煤轉(zhuǎn)化與新型炭材料湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢，430081)

魔芋多糖(又稱魔芋葡甘露聚糖)的主要成分是甘露糖和葡萄糖以β-1,4-糖苷鍵連接起來(lái)的線性高分子化合物[1]，可作為底物誘導(dǎo)微生物生產(chǎn)β-1,4-D-甘露聚糖酶(即β-甘露聚糖酶)[2]，并在酶的作用下分解成能被人體吸收利用的魔芋低聚糖。魔芋低聚糖能有效改善腸道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)，還可用于治療高血脂癥、預(yù)防動(dòng)脈硬化和冠心病的發(fā)生[3-4]。考慮到β-甘露聚糖酶為胞外水解酶，以魔芋多糖為碳源培養(yǎng)的微生物發(fā)酵液經(jīng)離心處理獲得含魔芋低聚糖的上清液后，會(huì)產(chǎn)生大量的菌體沉淀，如何利用這些菌體廢棄物開發(fā)具有應(yīng)用前景的產(chǎn)品是一個(gè)重要的研究課題。

聚羥基烷酸酯(PHAs)作為一類由微生物合成的細(xì)胞內(nèi)聚酯，是胞內(nèi)積累的碳源和能源儲(chǔ)存物，其典型代表為聚羥基丁酸酯(PHBs)。PHB具有生物降解性、熱塑性和生物相容性，并且無(wú)毒，被認(rèn)為是石油化學(xué)聚合物的替代品[5-6]。但是，與石油化工材料相比，利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)PHB的成本很高，嚴(yán)重制約了其大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。研究表明，采用廉價(jià)碳源(如食品廢棄物[7]、粗甘油[8-9]、半纖維素水解液[9]、廢菜籽油[10]、皂化廢棕櫚油[11]等)培養(yǎng)微生物，可以使PHB的生產(chǎn)成本降低。目前已報(bào)道的能夠積累PHB的微生物種類雖然不少，但仍然有許多潛在的聚羥基丁酸酯生產(chǎn)菌未被發(fā)現(xiàn)，另外，不同微生物積累PHB所需的碳源也不盡相同[7,9]，因此，很多學(xué)者一直致力于從各種環(huán)境中分離獲得可以利用廉價(jià)碳源合成PHB的新型細(xì)菌，從而將微生物發(fā)酵法應(yīng)用到PHB工業(yè)化生產(chǎn)中。……