[发明专利]一种3-羟基丁酸和3-羟基戊酸共聚物的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种3-羟基丁酸和3-羟基戊酸共聚物，尤其是涉及一种以乙酰丙酸为前体合成3-羟基丁酸和3-羟基戊酸共聚物的合成方法。

背景技术

3-羟基丁酸和3-羟基戊酸共聚物（PHBV）是采用微生物发酵法生产的生物可降解塑料聚羟基烷酸酯（PHAs）中的一种。随着石油能源危机以及人们对化学合成塑料所造成的环境污染的日益关注，生物可降解塑料的研究发展迅速，其中，聚羟基烷酸酯由于其具有生物可相容性和生物可降解性而成为研究的热点。聚羟基烷酸酯是微生物在不平衡的生长条件下积累的一类聚酯，其中聚3-羟基丁酸（PHB）是最早被发现和研究的。PHB是一种特性与聚丙烯相似的高熔点结晶的热塑材料，但是由于结晶性过高而力学性能差，易热分解而难以加工等缺点(杨惠娣.生物降解塑料开发现状与发展趋势.中国塑料,1996,10(4)：1-9)，在一定程度上限制了PHB的应用范围。

3-羟基丁酸和3-羟基戊酸共聚物可以在一定程度上解决上述问题，当在PHB中加入3-羟基戊酸组分时，共聚物的物化性能与PHB相比有了较大改善，如硬度降低、韧性增加、熔点降低等。此外，PHBV的获得也相对较容易，真养产碱杆菌在以葡萄糖为碳源合成PHB的过程中，加入有机酸为前体时，就能在胞内积累PHBV（Bruce A R,Kanda L,Claude C et al.Production of Poly(β-Hydroxybutyric-co-β-Hydroxyvaleric)Acids.Appl Environ Microbiol.1990,56(7):2093-2098；Kim B S,Lee S C,Lee S Y et al.Production of Poly(3-Hydroxybutyric-co-3-Hydroxvyvaleric acid)by fed-batch culture of Alcaligenes entrophus with substrate control using on-line glucose analyzer.Enzyme Microb Technol.1994,16:556-561），并且HV组分的含量可通过调节葡萄糖与有机酸之间的比例来控制，由此可以获得HV组分含量不同、性能各异的共聚物（Doi Y，Tamaki A,Kunioka M,Soga K.Production of copolyesters of 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxyvalerate by Alcaligenes eutrophus from butyric and pentanoic acid.Appl.Microbiol.Biotechnol.1988,28:330-334）。Alcaligens eutrophus在利用果糖和戊酸作为共底物时（Doi,Y.Microbial polyesters;VCH:New York,1990）获得的菌体干重为9.8g/L，PHBV浓度为6.4g/L，HV组分的百分含量达到59%。Lee E Y等以丙酸为单底物（Lee E Y，Kang S H,Choi C Y.Biosynthesis of poly-(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)by newly isolated Agrobacterium sp.SH-1 and GW-04 from structurally unrelated single carbon substrates.J.Ferment.Bioeng.1995,79,328-334）最终得到的菌体干重为11g/L，PHBV浓度为8.2g/L，HV组分含量为50%。Longan S等（Longan S,Seong C Y，Hyun G P，Ho N C.Sequential Feeding of Glucose and Valerate in a Fed-Batch Culture of Ralstonia eutropha for Production of Poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate)with High 3-Hydroxyvalerate Fraction.Biotechnol.Prog.2004,20,140-144）采用连续添加葡萄糖和丙酸的方法把分批发酵的最终菌体浓度提高到110.2g/L，PHBV浓度为37.2g/L,HV组分含量为62.7%。