利用甘蔗渣与菠萝皮水解液生物转化合成聚羟基丁酸酯（PHB）：低成本碳源提升生物塑料生产效率

本推荐语：本研究创新性地利用农业废弃物甘蔗渣（SCB）和菠萝皮（PP）水解液作为低成本碳源，通过优化培养条件（如1%接种量、C/N比7.1等）和温和磷酸预处理工艺，显著提高了四种PHB生产菌（包括Priestia megaterium及Burkholderia cepacia）的PHB产量（最高达77.08%）。该工作为降低生物塑料生产成本、推动零废弃可持续生产提供了重要技术路径，对解决塑料污染问题具有积极意义。

　　

Chemicals and reagents

本研究使用的所有化学品均为分析纯级别。葡萄糖、酵母提取物、蛋白胨、Na₂HPO₄、KH₂PO₄、(NH₄)₂SO₄、MgSO₄·7H₂O及微量元素购自Merck（德国）；次氯酸钠（NaClO）、氯仿、硫酸（H₂SO₄）和磷酸（H₃PO₄）则来自Sigma–Aldrich（美国）。

Preparation of bacterial cells

本研究所用的四株PHB生产菌——Burkholderia cepacia ASL22 和 Priestia megaterium KKR5、SRB1、SRB3——均为早期从逆境土壤中分离获得，并已在实验室条件下验证其高效合成PHB的能力。

Inoculum concentration

我们评估了接种量（1%、3%、5%和10%，v/v）对PHB积累的影响，发现1%接种量可带来最高PHB产量，因此选定该条件进行后续实验。在E2培养基、30°C培养72小时、以2.5%（w/v）葡萄糖为碳源的条件下，1%接种量使得Priestia megaterium SRB3和KKR5表现出最优的PHB合成能力。

Conclusions

总结来说，本研究成功为Burkholderia cepacia ASL22与Priestia megaterium KKR5、SRB1、SRB3优化了PHB生产条件。在使用葡萄糖为碳源时，Priestia megaterium KKR5在1%接种量、C/N比7.1、2.5%葡萄糖与0.35%酵母提取物、30°C的条件下实现了最高PHB含量77.08 ± 5.10%，其Y_p/s为0.12 ± 0.01 g-PHB/g-consumed sugar，Q_PHB为27.62 ± 0.72 mg/L/h。研究还表明，经温和磷酸预处理获得的甘蔗渣水解液（BGH）与菠萝皮水解液（PPH）是可行的替代碳源，能有效支持细菌生长与PHB合成，显著降低抑制剂形成。这一策略不仅提高了PHB产率，也推动了农业废弃物资源化与生物塑料可持续生产的发展。