地中海嗜鹽菌與大型海藻生物質亞臨界水解產物用于生產聚羥基脂肪酸酯（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·戈爾貝格

（1.以色列特拉維夫大學波特環境與地球科學學院精密科學系，以色列 特拉維夫 69978；2. 以色列特拉維夫大學化學學院精密科學系，以色列 特拉維夫 69978）

譯者： 羅錦程；審查： 徐紫寅；單位： 生態環境部固體廢物與化學品管理技術中心

1 研究亮點

*運用嗜鹽菌與海藻作為碳源生產可生物降解塑料，有望為解決塑料“白色污染”問題，實現綠色低碳可持續發展，維護全球環境安全提供新途徑。

2 背景

據統計，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境中形成積累，嚴重破壞了當地生態環境，尋找一種可持續的方法破解廢物塑料帶來的“白色污染”問題十分迫切。聚羥基脂肪酸酯（PHA） 因其可通過生物途徑合成，能作為有機垃圾回收并實現生物降解，性質安全無毒，相較于基于石油的傳統塑料制品具備諸多優點而進入科研人員的視野，有望成為潛在的塑料替代品。

PHA 的生產通常需要依賴葡萄糖等純凈物作為碳源，經由地中海嗜鹽菌（H. mediterranei） 等嗜鹽菌獲得。近來研究發現，大型海藻可替代葡萄糖作為非傳統碳源，且大型海藻在培養過程中無需土地與淡水兩大要素作支撐，其培養過程僅需在培養容器中添加極少量肥料即可完成，將大型海藻石莼作為PHA生產的碳源來源，潛力巨大。

3 研究方法

石莼生物質在180 ℃的溫度條件下于間歇式反應器中反應30 min 進行預處理，使得其中的生物質發生水解反應，產生糖類水解產物。水解產物再在地中海嗜鹽菌的作用下進行發酵，經過萃取后得到PHA，最后利用1H 與13C NMR、FTIR、TGA、DSC 等手段對產物進行分析表征。

4 主要研究結果

研究了大型海藻作為非常規碳源，利用地中海嗜鹽菌批量生產PHA 用于生產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、乳節藻、江蘺、粉團扇藻、普通馬尾藻共7 種不同種類的大型海藻生物質水解產物作為碳源，分別研究了PHA 的產生情況，最終發現在42 ℃，初始pH 7.2 的條件下，綠色大型海藻石莼在25%的濃度下培養地中海嗜鹽菌時，石莼細胞干基質量和PHA 濃度最高可分別達（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 生產原料。

5 結論與展望

地中海嗜鹽菌與綠色大型海藻石莼能夠可持續生產新興生物聚合物PHA，該技術非常適合地理位置沿海、淡水資源匱乏、耕地面積有限的國家推廣運用，從而破解塑料垃圾“白色污染”問題。全球塑料制造行業有望迎來一次產品轉型升級革命，降低塑料行業對石油等化石燃料的依賴程度，將對全球環境保護事業產生積極而深遠的影響。