聚羟基脂肪酸酯.docx

JIANGSUUNIVERSITY

可生物降解材料聚羟基脂肪酸酯研究进展

学院名称：材料学院
专业班级：J高分子1201
学生姓名：麦迪
学号：4121126116
指导教师：小娟

2011年10月
可生物降解材料聚羟基脂肪酸酯研究进展
摘要：聚羟基脂肪酸酯是微生物在不平衡生长状态下作为胞内碳源和能源被储存的一种高分子聚合物。新型合成的脂肪族聚酯，同聚乳酸相似，具有优异的生物相容性能、生物可降解性和优良的力学机械性能。文章主要综述了PHA的合成方法，有关应用，性能等多个方面。以期为聚羟基脂肪酸酯的工业化生产及进一步的开发利用提供依据。
关键词：聚羟基脂肪酸酯合成方法性能

引言：当今,“白色污染”日益严重,大量不可降解塑料废弃物引起的环境污染已经深层次地影响到地球的生态平衡。聚羟基脂肪酸酯是微生物在不平衡生长状态下作为胞内碳源和能源被储存的一种高分子聚合物。因此，目前世界各国都将生物可降解材料的开发研究提上日程，尤其是以聚乳酸及其同系物为代表的可生物降解、新型合成脂肪族聚酯引起了人们的广泛关注。聚羟基脂肪酸酯就是近年来迅速发展起来的一种新型生物可降解高分子材料[1]。
1PHA性能
PHA为一类高度结晶的热塑性物质[2],通过改变化学结构,PHA具有不同应用的热塑性能。其物理性能主要取决于化学结构中主链上侧基的长度以及相邻酯键之间的距离。此化学结构使PHA具有常规热塑性塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)的物理和热性能,PHB与全规PP有相似的结晶和热熔性能,其拉伸强力为40MPa，杨氏模量3.5GPa,但是,PHB膜的延伸率低PP,大概6%左右这是因为制备PHB时没有外应力,导致成膜时有空隙。PH双轴向松弛膜拥有很好的韧性以及高清晰的透明度。而PHA是一种胞内碳源和能源储存物,自然能被许多微生物分解利用,具有生物降解性。除主要特性生物可降解性外,PH还具有生物相容性，光学活性、压电性、抗潮性、低透气性等特殊性能。因此,PHA的应用范围很广,可用作各种绿色包装材料与容器,生物可降解薄膜,污水处理用细菌床,电信器件外壳等。除主要特性生物可降解性外,PHA还具有生物相容性、光学活性、压电性、抗潮性，低透气性等特殊性能。因此,PHA的应用范围很广,可用作各种绿色包装材料与容器,生物可降解薄膜,污水处理用细菌床,电信器件外壳等[3]。
2合成方法
2.1细菌发酵法合成PHA
真氧产碱杆菌利用单一以及混合短链有机酸作为碳源进行PHA的生物合成,丁酸发酵条件下,PHAs产量为2.72g/L。5L罐水平的混合酸发酵的各项发酵指标均优于摇瓶。真氧产碱杆菌在利用丙酸为碳源进行产物合成时,在发酵后期还伴随有乙酸产生。使用表面活性剂-络合剂水溶液从真养产碱菌杆中一步提取聚-羟基烷酸酯,环境污染小、产品质量高、操作费用低,适合工业化生产。
2.2转基因植物合成PHA
将细菌PHAs合成途径引入植物后,利CO2为碳源、太阳能为能源合成目的产物,可以大大降低生产成本,且同细菌发酵系统相比,植物具有可利用自身丰富的碳源、不需要昂贵的发酵底物、可对真核蛋白进行正确翻译后加工、形成具有活性的分子和不需要复杂的发酵后加工过程等特点,使人们逐渐看到植物作为生物反应器的巨大潜力。可用转基因植物合成聚-β-D-羟基丁酸酯。烟草中具有丰富的碳源,将合成PHA的基因phaC1和phaC2移入烟草中,利用植物体内脂肪酸代谢中的R-羟酰CoA作为PHA合成中的底物,能够合成物理加工性更好PHA。将能产生PHA的转基因植物与一种或几种对PHA无活性但能加溶至少部分植物性物质的试剂(即含有糖酶、水解酶或蛋白酶的酶制剂)接触,取出所得到的溶液,并从富含PHA的残余液中回收PHA。通过转基因菌株合成PHA。从硫解酶,还原酶，PH合酶、PH合酶、CoA酰基转移酶中选择,注入染色体,合成PHA[4]。
2.3活性污泥法合成PHA
厌氧-好氧活性污泥工艺本工艺始于上世纪70年代，被称为强化生物除磷工艺（enhancedbiologicalphosphateremovalprocess，EBPR）,主要用于磷的去除。如图（1）所示的是杨幼惠[5]等人提出的厌氧－好氧活性污泥法生PHA的理论工艺模型。模型以传统的活性污泥法处理污水为基础，分为传统的活性污泥污水水处理工艺和厌氧-好氧PHA生产工艺两部分。该工艺模型独具匠心之处是利用活性污泥法中的剩余污泥进行PHA的生产，可一并做到污水有效处理和PHA合成细菌驯化，并同时达到微生物数量增加和合成能力的提高。这就要求在活性污泥阶段应控制反应器的运行条件，选择出最佳运行参数，以丰富剩余污泥中PHA合成细菌的数量和PHA的贮存能力。在实际设计中，可以分别从供氧量、碳氮比[w(C)∶w(N)]、水力停留时间，SRT和pH等方面来考