在气升式生物反应器中利用废弃食用油为基础的方法生产生物塑料，以实现可持续回收

可持续PHB生产通过空气升流生物反应器实现，利用Azotobacter vinelandii突变株在28小时内达到4.4g/L PHB浓度，采用回收废 cooking oil 生产的甘油和肥皂进行高效提取（96%效率），并循环利用甘油作为碳源，降低对化学溶剂依赖，推动生物可降解材料替代石化塑料。

　　

摘要

全球对塑料污染和化石资源枯竭的担忧推动了可生物降解替代品（如聚羟基丁酸酯，PHB）的发展。虽然PHB可由微生物合成，但由于生产和分离成本较高，其商业化面临挑战。本研究评估了一种使用容积高达15升的空气提升生物反应器（ALR）进行可持续PHB生产的替代方案。在一种缺乏藻酸盐生物合成能力的Azotobacter vinelandii突变菌株中，28小时内我们实现了PHB的高浓度、高富集度和高特定生产力，分别为4.4克/升±0.1克/升、87.9%（重量百分比）和0.43克/升·小时^?1。细菌培养过程中仅使用空气作为氮源。通过渗透冲击法，并利用从回收的废弃食用油中提取的甘油和肥皂，我们以96%的效率和95%的纯度回收了PHB。这一策略不仅替代了传统上用于PHB提取的危险溶剂，还将原本难以处理的废弃食用油重新利用为生物塑料生产的宝贵资源。此外，我们还证明了回收后的甘油可以循环利用，在后续的PHB生产中部分替代了蔗糖作为碳源。实验表明，细菌对碳源的利用顺序为：蔗糖 > 分析级甘油 > 渗透冲击后从回收废弃食用油中回收的甘油 > 从回收废弃食用油中新鲜提取的甘油。这些发现为提高PHB生产的环境和经济可持续性提供了实际可行的方法，同时符合循环经济的目标，有助于逐步替代某些石化塑料。

图形摘要

全球对塑料污染和化石资源枯竭的担忧推动了可生物降解替代品（如聚羟基丁酸酯，PHB）的发展。虽然PHB可由微生物合成，但由于生产和分离成本较高，其商业化面临挑战。本研究评估了一种使用容积高达15升的空气提升生物反应器（ALR）进行可持续PHB生产的替代方案。在一种缺乏藻酸盐生物合成能力的Azotobacter vinelandii突变菌株中，28小时内我们实现了PHB的高浓度、高富集度和高特定生产力，分别为4.4克/升±0.1克/升、87.9%（重量百分比）和0.43克/升·小时^?1。细菌培养过程中仅使用空气作为氮源。通过渗透冲击法，并利用从回收的废弃食用油中提取的甘油和肥皂，我们以96%的效率和95%的纯度回收了PHB。这一策略不仅替代了传统上用于PHB提取的危险溶剂，还将原本难以处理的废弃食用油重新利用为生物塑料生产的宝贵资源。此外，我们还证明了回收后的甘油可以循环利用，在后续的PHB生产中部分替代了蔗糖作为碳源。实验表明，细菌对碳源的利用顺序为：蔗糖 > 分析级甘油 > 渗透冲击后从回收废弃食用油中回收的甘油 > 从回收废弃食用油中新鲜提取的甘油。这些发现为提高PHB生产的环境和经济可持续性提供了实际可行的方法，同时符合循环经济的目标，有助于逐步替代某些石化塑料。

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