日本理化學(xué)研究所環(huán)境資源科學(xué)研究中心的沼田圭司領(lǐng)導(dǎo)的研究小組日前發(fā)現(xiàn)，海洋性光合成細(xì)菌（簡稱光合菌）可生產(chǎn)高分子量羥基酸（PHA）。
生物塑料是什么
PHA是微生物體內(nèi)產(chǎn)生的一種生物塑料，是生物為預(yù)防營養(yǎng)缺乏而儲藏碳和能量的貯藏物質(zhì)。由于PHA具有生物降解性和生物適應(yīng)性等特征，可以成為以石油為原料的塑料的替代材料。至今為止，光合成細(xì)菌生產(chǎn)PHA的報告中幾乎都是淡水性光合成細(xì)菌，此次研究小組首次利用海水在高鹽濃度培養(yǎng)基減少其他細(xì)菌混入的情況下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
海洋性光合成生物塑料
研究小組首先使用海洋性光合成細(xì)菌紅色硫磺細(xì)菌3株和紅色非硫磺細(xì)菌9株驗(yàn)證PHA生產(chǎn)性能。他們在缺氮的培養(yǎng)基中添加醋酸和碳酸氫鈉，培養(yǎng)12株光合成細(xì)菌，然后用氣相層分析儀，對各個菌株在通常培養(yǎng)基與氮缺乏培養(yǎng)基的PHA生產(chǎn)量進(jìn)行測定比較。結(jié)果顯示，3株紅的硫磺細(xì)菌在氮缺乏培養(yǎng)基中PHA產(chǎn)量增大，并呈顆粒狀存在；6株紅色非硫磺細(xì)菌在通常培養(yǎng)基中PHA呈高生產(chǎn)量，約為干燥菌體重量的20%至30%。在氮缺乏培養(yǎng)基中PHA產(chǎn)量沒有發(fā)現(xiàn)大的增加。使用人工海水培養(yǎng)基對紅色非硫磺細(xì)菌1株進(jìn)行PHA生產(chǎn)驗(yàn)證試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，紅色非硫磺細(xì)菌在人工海水中沒有發(fā)育，在培養(yǎng)基中添加酵母萃取物后，雖然可見細(xì)菌增殖，但未生產(chǎn)PHA。而在人工海水中添加醋酸作為碳源，明顯發(fā)現(xiàn)紅色非硫磺細(xì)菌生產(chǎn)出PHA。
有報告稱，微生物生產(chǎn)PHA分子量為30萬左右。但研究小組對光合成細(xì)菌生產(chǎn)的PHA進(jìn)行抽取、精制后進(jìn)行了PHA數(shù)平均分子量凝膠滲透色譜法測定，發(fā)現(xiàn)一部分紅色硫磺細(xì)菌和紅色非硫磺細(xì)菌合成的PHA分子量高出之前報告數(shù)值的2至3倍。
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