连续培养定向混合细菌群落实现聚氨酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯单体升级转化为聚羟基脂肪酸酯

本研究创新性地采用连续培养技术，利用三种定制化假单胞菌（Pseudomonas）混合菌群（KT2440 ΔΔP14e_dcaAKIJP、CA-3 ALE18和GO16），将塑料解聚单体（AA/BDO/EG/TA）转化为生物可降解聚羟基脂肪酸酯（PHA）。首次实现单级连续发酵47天，最高体积产率达20.6 mg/L/h，为塑料生物循环经济提供了新策略。

　　

亮点

本研究首次通过单级连续培养系统，实现三种特异化假单胞菌的协同作用，将塑料解聚产生的混合单体（AA/BDO/EG/TA）持续转化为环境友好的聚羟基脂肪酸酯（PHA），最长稳定运行达47天。

培养基组成

基础盐培养基（MSM）pH7.0，含Na₂HPO₄·12H₂O（9 g/L）、KH₂PO₄（1.5 g/L）及定制化碳氮比（C:N=7.5:1或30:1）。镁盐（200 mg/mL MgSO₄·7H₂O）和痕量元素溶液（含Fe³⁺/Zn²⁺/Cu²⁺等）确保微生物生长需求。

1L生物反应器批式培养结果

在单体专一性测试中，工程菌KT2440 ΔΔP14e_dcaAKIJP对己二酸（AA）的利用效率最高，比生长速率达0.37±0.04 h^-1，PHA产量占细胞干重36.14±1%。而GO16菌株展现对EG/TA的双重代谢能力，为混合培养奠定基础。

讨论

在氮限制（N_lim）条件下，混合菌群的PHA合成效率不足3%，揭示当前体系存在代谢瓶颈。研究指出假单胞菌合成中链PHA（mcl-PHA）主要依赖β-氧化途径和脂肪酸从头合成路径，而塑料单体的非天然特性可能导致前体供给不足。

结论

该工作成功验证了塑料单体生物升级的连续化可行性，最高体积产率20.6 mg/L/h的突破为工业化提供了数据支撑。未来需通过代谢工程优化菌群协作效率，解决当前PHA产率偏低的核心问题。