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剩余活性污泥驯化发酵合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)的研究的任务书
1.研究背景
随着全球经济的发展，人们对聚合物的需求不断增加，特别是塑料制品的需求日益增多。然而，传统的石油基塑料不仅制造成本高昂，而且对环境和生态造成不可逆转的损害。因此，寻找一种环保、可再生的塑料成为了当前塑料工业界所关注的研究热点。聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一种天然的、生物可降解的聚合物，在环保和可再生性等方面都具有优越性。PHA可以通过微生物发酵得到，因此，PHA成为了一种备受关注的生物可降解塑料。
传统的PHB微生物发酵工艺通常采用纯培养物，也就是将一种单一菌种培养并发酵得到。但是，传统的PHB发酵工艺不仅制造成本高昂，而且难以控制产量和质量。因此，采用剩余活性污泥驯化发酵合成PHA成为了一种新型的PHB生产方法。剩余活性污泥是一种含有大量微生物种群的复杂混合物，其内部因子复杂、微生物种类丰富，可以提高产物多样性，使PHA的质量和产量得到有效的控制和提高。
2.研究目的
本研究旨在通过剩余活性污泥驯化发酵合成PHA，探究剩余活性污泥合成PHA的条件和工艺参数，提高PHA产量和质量，为生物可降解塑料的研究和开发提供一种新的思路和方法。
3.研究内容
3.1剩余活性污泥的提取和利用
选取符合要求的水厂污泥，进行适当的处理和提取，获得具有活性的剩余活性污泥。并对污泥中的微生物进行鉴定和分类，为后续的发酵和合成工艺提供依据。
3.2发酵条件的优化及PHA产量的提高
通过实验研究，确定剩余活性污泥菌株的最适生长条件和发酵条件。结合统计学方法，对发酵条件的优化进行实验设计和分析，提高PHA的产量和质量，探究PHA合成的机制及其受环境因素的影响。
3.3PHA的提取和性质的分析
采用化学方法和生物法将PHA从剩余活性污泥中提取出来，并进行性质分析和表征，包括热稳定性、力学性能、降解性能等方面的测试，比较不同条件下PHA的性质和结构的异同，为生物可降解塑料的研究提供依据。
4.研究方法
4.1剩余活性污泥的提取和利用
通过实验室实验和现场采样等方法，获取具有活性的剩余活性污泥，并对污泥进行鉴定和分类。
4.2发酵条件的优化及PHA产量的提高
选取优良的菌株，在不同生理和环境条件下对其进行发酵和合成，通过统计学方法对发酵条件的优化进行实验设计和分析，探究PHA合成的机制及其受环境因素的影响。
4.3PHA的提取和性质的分析
采用化学方法和生物法将PHA从剩余活性污泥中提取出来，并进行性质分析和表征，比较不同条件下PHA的性质和结构的异同。
5.预期成果
通过研究剩余活性污泥驯化发酵合成PHA的工艺和条件，提高PHA的产量和质量，探究PHA合成的机制和影响因素，为生物可降解材料的研究和开发提供一种新的思路和方法。
6.参考文献
[1]ChenG.PureandappliedresearchinthefieldofbiodegradableplasticsinChina[J].PolymerDegradationandStability,2008,93(2):225-234.
[2]QiuH,YangY,LiangQ,etal.Extractionofpolyhydroxyalkanoates(PHAs)fromactivatedsludgeusingsodiumhydrogencarbonatechloroformmixedsolution[J].BioresourceTechnology,2011,102(11):6303-6307.
[3]LiangY,MarchettiP,LinQ,etal.Potentialofactivatedsludgeforpolyhydroxyalkanoateproductionfromfoodwastethroughamicrobialconsortium[J].BioresourceTechnology,2016,202:88-95.