地中海嗜盐菌与大型海藻生物质亚临界水解产物用于生产聚羟基脂肪酸酯（PHA）

苏帕拉廷·高希，里玛·拿因，塞米昂·格瑞瑟曼，露德米拉·法捷耶夫，迈克尔·格赞，亚历山大·戈尔贝格

（1.以色列特拉维夫大学波特环境与地球科学学院精密科学系，以色列 特拉维夫 69978；2. 以色列特拉维夫大学化学学院精密科学系，以色列 特拉维夫 69978）

译者： 罗锦程；审查： 徐紫寅；单位： 生态环境部固体废物与化学品管理技术中心

1 研究亮点

*运用嗜盐菌与海藻作为碳源生产可生物降解塑料，有望为解决塑料“白色污染”问题，实现绿色低碳可持续发展，维护全球环境安全提供新途径。

2 背景

据统计，全球每年约消耗3.2×108t 吨塑料制品，其中不少在陆地和海洋等环境中形成积累，严重破坏了当地生态环境，寻找一种可持续的方法破解废物塑料带来的“白色污染”问题十分迫切。聚羟基脂肪酸酯（PHA） 因其可通过生物途径合成，能作为有机垃圾回收并实现生物降解，性质安全无毒，相较于基于石油的传统塑料制品具备诸多优点而进入科研人员的视野，有望成为潜在的塑料替代品。

PHA 的生产通常需要依赖葡萄糖等纯净物作为碳源，经由地中海嗜盐菌（H. mediterranei） 等嗜盐菌获得。近来研究发现，大型海藻可替代葡萄糖作为非传统碳源，且大型海藻在培养过程中无需土地与淡水两大要素作支撑，其培养过程仅需在培养容器中添加极少量肥料即可完成，将大型海藻石莼作为PHA生产的碳源来源，潜力巨大。

3 研究方法

石莼生物质在180 ℃的温度条件下于间歇式反应器中反应30 min 进行预处理，使得其中的生物质发生水解反应，产生糖类水解产物。水解产物再在地中海嗜盐菌的作用下进行发酵，经过萃取后得到PHA，最后利用1H 与13C NMR、FTIR、TGA、DSC 等手段对产物进行分析表征。

4 主要研究结果

研究了大型海藻作为非常规碳源，利用地中海嗜盐菌批量生产PHA 用于生产制造可生物降解塑料的潜力。本研究配制了石莼、刚毛藻、海索面、乳节藻、江蓠、粉团扇藻、普通马尾藻共7 种不同种类的大型海藻生物质水解产物作为碳源，分别研究了PHA 的产生情况，最终发现在42 ℃，初始pH 7.2 的条件下，绿色大型海藻石莼在25%的浓度下培养地中海嗜盐菌时，石莼细胞干基质量和PHA 浓度最高可分别达（3.8±0.2） g/L 和（2.2±0.12） g/L，证明石莼是一种前景广阔的PHA 生产原料。

5 结论与展望

地中海嗜盐菌与绿色大型海藻石莼能够可持续生产新兴生物聚合物PHA，该技术非常适合地理位置沿海、淡水资源匮乏、耕地面积有限的国家推广运用，从而破解塑料垃圾“白色污染”问题。全球塑料制造行业有望迎来一次产品转型升级革命，降低塑料行业对石油等化石燃料的依赖程度，将对全球环境保护事业产生积极而深远的影响。