1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着“可持续发展”理念逐渐深入人心，日益严重的环境污染问题引起了世界各国的广泛关注。其中，固体废弃物带来的污染尤为严重，目前大多数城市的固体废弃物中，塑料占据15%-20%的比重。因此，各国争相在新型塑料领域上投入人力与资金，试图研发出能够替代传统塑料的生物可降解塑料。

聚β-羟基丁酸酯，简称phb，是一种由细菌发酵产生的热塑性聚酯，在细胞质中呈颗粒状，平时积累在细菌体内，主要作为碳源和能源的储备物质。phb因其环境友好的性质特点，成为了研究关注的热点，在众多领域取得广泛应用。首先phb具有可生物降解性。经过微生物作用的终产物只有水和二氧化碳，对生态系统尤其是碳循环系统没有不良影响。因此，phb是极好的化学合成塑料的替代品。其次，phb作为一种微生物合成材料，具备良好的生物相容性。进入机体后，phb的酯键会被水解断裂，变成单体β-羟基丁酸，单体β-羟基丁酸经过酮代谢，进一步变成水和二氧化碳，排出体外，对机体不会造成负担。因此，相比于经过化学反应制备、容易掺杂并引发抗原抗体反应的化学合成材料，phb成为临床上一种更受欢迎的生物材料。此外，phb还具有优秀的阻隔性能、高结晶性、手性等特点。

真养产碱菌（ralstonia eutropha）h16是一种可以积累phb的优良菌株，该菌利用果糖大量合成phb，可达细胞干重的80%。ralstonia eutropha是一种在土壤和淡水中普遍存在的微生物，可适应短暂的缺氧环境。其关键的生活条件之一是它能同时使用有机化合物和h₂分子作为能量来源。

2. 研究的基本内容与方案

研究内容包括：制备光催化剂（g-C₃N₄）；培养真养产碱菌（Rastonia eutropha）H16；用XRD，SEM，FT-IR，紫外-可见吸收光谱对光催化剂材料进行表征；光催化剂材料与微生物结合，测试PHB产量；对真养产碱菌生产PHB过程中果糖的消耗量进行HPLC检测。

步骤为：1.称取适量尿素，55 ℃烘干后，移至马弗炉中550 ℃反应2小时，反应结束后，自然冷却至室温，将得到的沉淀物抽滤、洗涤后，在55 ℃下干燥，得到淡黄色粉末。2.将保存在冷冻干燥管里的菌株在种子培养基中活化，待Ralstonia eutropha生长24小时后，将所得菌液接入基础培养基中进行扩大培养至od值为1。3.取适量g-C₃N₄粉末加入培养基中，并将扩大培养后的Ralstonia eutropha传代至含光催化剂的培养基中继续培养，设置不同的光照强度边搅拌边光照。4.培养过程中，定时取样、离心，将离心后的沉淀冻干，上清液进行HPLC检测，得到果糖的剩余量。5.培养结束后，将冻干的菌体放入酯化管中，加入1.94mL甲醇、0.06mL浓硫酸、1mL三氯甲烷，加盖密闭，100℃下酯化反应4小时，冷却至室温后加入1mL高纯水，充分振荡后，静置分层。待三氯甲烷相和水相完全分离后，取氯仿相进行气相色谱分析。

3. 研究计划与安排

（1）第1-2周：查阅相关文献和资料，完成英文翻译。确定实验思路和技术方案，准备实验；

（2）第3周：完成开题报告；

（3）第3-6周：按照设计方案制备光催化剂（g-c₃n₄）；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] kelseyk. sakimoto abw, peidong yang. self-photosensitization of nonphotosyntheticbacteria for solar-to-chemical production. science 2016; 351(6268): 74-7

[2] zhangt, tremblay pl. hybrid photosynthesis-powering biocatalysts with solar energycaptured by inorganic devices. biotechnology for biofuels 2017; 10: 249

[3] kornienko n , sakimoto k k , herlihy d m , et al. spectroscopic elucidation of energytransfer in hybrid inorganic–biological organisms for solar-to-chemicalproduction[j]. proceedings of the national academy of sciences, 2016; 113(42):11750-11755