生物合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)的研究进展
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2024年聚3-羟基烷酸酯(PHA)市场发展现状1. 简介聚3-羟基烷酸酯(PHA)是一类具有生物降解性的生物塑料,可在自然环境中被微生物分解。
由于其良好的可降解性和可再生性,PHA在近年来得到了广泛的研究和应用。
本文将对PHA市场发展现状进行分析,并探讨其前景和挑战。
2. 市场规模及增长趋势根据市场研究报告,全球PHA市场规模在过去几年中呈现显著增长。
预计到2027年,全球PHA市场将达到XX亿美元,年复合增长率为XX%。
此增长主要受到环境保护意识的提高和塑料污染问题的关注所推动。
3. 应用领域分析PHA具有多种应用领域,包括包装材料、医疗器械、纺织品、土壤改良剂等。
其中,包装材料占据PHA市场的主要份额,预计在未来几年中将保持稳定增长。
医疗器械领域也是PHA的重要应用领域之一,其在医疗用品的制造中具有良好的生物相容性和生物可降解性。
4. 主要市场玩家和竞争态势全球PHA市场竞争激烈,主要市场玩家包括XX、XX、XX等。
这些公司在研发新产品和拓展市场方面具有一定的优势。
然而,PHA市场的进一步发展面临一些挑战,如生产成本较高、产品性能和稳定性等方面仍需进一步改进。
5. 技术进展与创新近年来,PHA的研发和生产技术得到了长足的发展。
新的生产方法和改进的工艺使得PHA的成本降低,推动了其市场的发展。
此外,一些创新型公司还在研究和开发PHA的新应用,如PHA材料的电学性质和导电性能等。
6. 环境影响和可持续性PHA作为一种生物降解塑料,被认为是可持续发展的替代品。
其可降解性质使得PHA对环境的影响相对较小,并能够减少塑料垃圾对生态环境的破坏。
因此,PHA 在环保意识提高的背景下具有广阔的市场前景。
7. 未来发展前景随着对环境友好材料的需求不断增加,预计PHA市场将继续保持较快的增长。
政府的环境政策和法规对PHA市场的发展也起到了积极的推动作用。
然而,PHA仍面临一些挑战,如市场竞争和成本压力等。
未来,进一步降低生产成本、改善产品性能以及拓展新的应用领域将是PHA产业发展的关键。
2024年聚3-羟基烷酸酯(PHA)市场分析现状简介聚3-羟基烷酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是一类具有生物可降解性质的聚酯类高分子聚合物。
自20世纪80年代中期开始,PHA作为一种可持续发展的生物塑料受到了广泛的关注,具有广泛的应用前景。
本文将对PHA市场的分析现状进行介绍。
产业链分析PHA生产环节PHA的生产主要包括原料获取、菌种培养、发酵生产以及后续的提取和纯化过程。
生产工艺相对较为复杂,需要较高的技术水平和设备投资。
目前,PHA的主要生产企业还处于小规模试验阶段,工业化生产规模相对较小。
PHA市场链条PHA的市场链条主要包括原料供应商、PHA生产企业、加工制造商、分销商以及最终的使用者。
原料供应商主要提供PHA生产所需的原料,如植物油和废弃物等。
PHA生产企业将原料转化为PHA产品,并销售给加工制造商。
加工制造商将PHA作为替代传统塑料的材料,制造成各种塑料制品。
分销商将成品分销给最终的使用者,如包装、食品、医疗等领域。
市场概况市场规模目前,PHA市场规模较小,但呈逐步增长的趋势。
据统计,全球PHA市场规模在2020年约为1000万美元,预计到2025年将达到约3.5亿美元,年复合增长率约为30%。
应用领域PHA具有优异的生物可降解性能和物理性能,广泛应用于包装、农业、医疗、纺织、汽车等领域。
其中,包装领域是PHA的主要应用领域,占据了PHA市场的60%以上。
地理分布目前,PHA市场主要集中在北美、欧洲和亚洲地区。
北美地区以美国为主,欧洲地区以德国为主,亚洲地区以中国为主。
这些地区的PHA市场发展较为成熟,相关企业数量较多。
市场竞争态势PHA市场竞争主要分为两个方面:技术竞争和市场占有率竞争。
技术竞争PHA的生产技术是影响市场竞争力的重要因素。
目前,PHA生产技术主要包括微生物发酵法和生物合成法。
微生物发酵法是目前主流的生产技术,相对成熟,但仍存在成本较高的问题。
聚羟基脂肪酸酯市场分析现状概述聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxy fatty acid ester,简称Polyglycerol esters)是一类由聚甘油和脂肪酸酯化而成的产物。
它具有较高的抗氧化性质、乳化性能和稳定性,因此在食品加工和个人护理产品中得到广泛应用。
本文将重点分析聚羟基脂肪酸酯市场的现状,并对其未来发展进行展望。
市场规模聚羟基脂肪酸酯市场近年来呈现稳步增长的趋势。
其应用领域包括食品、化妆品、医药等多个行业。
根据市场调研数据,全球聚羟基脂肪酸酯市场规模在近五年间年均增长率达到10%,预计到2025年,市场规模将超过10亿美元。
其中,亚太地区是最主要的市场,其占据全球市场份额的35%以上,北美地区和欧洲地区紧随其后。
市场驱动因素聚羟基脂肪酸酯市场的增长主要受以下因素的驱动:1. 健康意识的提升消费者对健康食品和个人护理产品的需求增加,推动了聚羟基脂肪酸酯市场的增长。
聚羟基脂肪酸酯在食品中可以替代一部分传统的动物性油脂,有助于降低胆固醇和饱和脂肪酸的摄入量,符合现代消费者对低脂、低胆固醇食品的偏好。
2. 化妆品和个人护理品市场的扩大随着人们对个人形象的重视和生活质量的提高,化妆品和个人护理品的市场规模不断扩大。
聚羟基脂肪酸酯作为一种天然、低刺激性的乳化剂和稳定剂,能够提升产品质量和使用体验,得到了美容产品生产商和消费者的青睐。
3. 工业应用的拓展聚羟基脂肪酸酯在医药、农药、塑料和涂料等工业领域也有一定的应用。
近年来,这些领域的发展带动了对聚羟基脂肪酸酯的需求增加,推动了市场的扩大。
市场挑战聚羟基脂肪酸酯市场在发展过程中面临着一些挑战:1. 技术壁垒聚羟基脂肪酸酯的制备技术相对较为复杂,生产成本较高,这给新进入者带来了一定的挑战。
此外,聚羟基脂肪酸酯的稳定性和乳化性能要求较高,市场上较优质的产品技术要求更严格,限制了市场的竞争程度。
2. 法规限制聚羟基脂肪酸酯的生产和使用受到不同国家和地区的法规限制和监管,例如对添加剂的使用和浓度限制等。
聚羟基脂肪酸酯的合成和应用研究进展
朱博超;焦宁宁
【期刊名称】《现代塑料加工应用》
【年(卷),期】2003(15)5
【摘要】介绍了聚羟基脂肪酸酯(PHA)的合成方法,重点讨论了微生物合成法、碳源、化学合成、分离方法及降低PHA生产成本的方法,介绍了PHA的性能及其改性研究,论述了PHA在生物医学、农业、电子、食品包装等领域的应用.
【总页数】4页(P61-64)
【作者】朱博超;焦宁宁
【作者单位】中国科学院兰州化学物理研究所,730000;中国石油兰州石化研究院,730060
【正文语种】中文
【中图分类】TQ32
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《PHA 聚羟基脂肪酸酯液相色谱质谱:从简到繁的探索》一、什么是PHA 聚羟基脂肪酸酯?PHA,全称聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates),是一类生物降解性塑料,由微生物在厌氧条件下合成,在自然环境中可被微生物完全降解而不产生环境污染。
近年来,PHA 在生物塑料领域备受关注,也成为了研究热点。
二、PHA 聚羟基脂肪酸酯的应用领域1. 医疗应用PHA 由于其良好的生物相容性和可降解性,在医疗应用领域有着广泛的发展前景。
医用缝合线、修复材料等都是潜在应用领域。
2. 包装材料PHA 的可降解性使其成为了替代传统塑料的材料之一。
在包装材料的应用上,PHA 能够降低对环境的影响,受到了广泛的关注。
三、PHA 聚羟基脂肪酸酯的制备方法PHA 的制备方法多种多样,包括微生物发酵法、化学合成法等。
其中微生物发酵法制备PHA 是目前应用最为广泛的方法之一。
四、PHA 聚羟基脂肪酸酯的液相色谱质谱分析液相色谱质谱(LC-MS)是一种高效的分析方法,可对PHA 进行定性定量的分析。
通过液相色谱质谱技术,可以准确地分析出PHA 的分子结构、相对分子质量等信息,为研究和应用提供了重要的数据支持。
五、个人观点和总结作为一种具有巨大应用潜力的生物降解塑料,PHA 的研究和应用前景广阔。
在不断深入研究PHA 的过程中,液相色谱质谱技术的应用将为其研究提供更加准确的分析方法,为其应用提供更为可靠的数据支持。
相信随着科技的不断发展,PHA 将会在更多领域展现出其独特的魅力。
PHA 的研究和应用前景广阔,液相色谱质谱技术的应用必将推动其发展,为其在医疗、包装等领域的应用提供更为可靠的支持。
希望随着科技的不断进步,PHA 能够发挥更大的作用,为环境保护和可持续发展贡献自己的力量。
以上是对PHA 聚羟基脂肪酸酯液相色谱质谱的一次探索和总结,不同意见欢迎讨论。
PHA是一种生物降解性的塑料材料,具有良好的生物相容性和可降解性,因此在医疗应用和包装领域有着广泛的应用前景。
木质素生物合成可降解包装材料聚羟基脂肪酸酯的研究进展郑雪宁;黄煜琪;李冬娜;戴全胜;胡军;王召霞;马晓军
【期刊名称】《包装工程》
【年(卷),期】2024(45)11
【摘要】目的通过对木质素生物合成聚羟基脂肪酸酯(PHAs)的研究,实现PHAs的低成本、规模化生产和木质素的高值化利用。
方法归纳分析现阶段国内外木质素降解菌及生物合成PHAs的主要菌种和目前存在的问题,介绍生物合成PHAs的木质素底物种类、合成过程中工艺优化策略的相关研究进展,同时总结PHAs在包装领域的相关应用。
结果木质素生物合成PHAs过程中,通过筛选木质素降解菌、培养PHAs合成菌、优化PHAs的合成工艺及影响因素,可有效提高木质素底物的转化率和PHAs的产量,从而降低生产成本。
结论木质素转化为PHAs的过程虽然面临着一些挑战,但随着技术的不断创新和生产工艺的优化,木质素为底物合成的绿色生物塑料PHAs在包装领域会有广阔的应用前景和发展空间,必将推动包装材料向绿色化、安全化方面发展。
【总页数】9页(P13-21)
【作者】郑雪宁;黄煜琪;李冬娜;戴全胜;胡军;王召霞;马晓军
【作者单位】天津科技大学轻工科学与工程学院;浙江大胜达包装股份有限公司;天津佰盛环保科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TB484.3
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·技术与方法·生物技术通报BIOTECHNOLOGY BULLETIN2019, 35(9):45-52收稿日期:2019-05-09基金项目:黑龙江省自然科学基金项目(C2017007)作者简介:邱石正,男,研究方向:嗜盐菌合成PHA ;E -mail :szqiu@ 通讯作者:刘长莉,女,博士,硕士生导师,副教授,研究方向:环境微生物;E -mail :liuchangli@聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是一种由微生物合成的天然生物聚酯,在不利的生长条件下作为碳源和能量存储、氧化还原调节剂和冷冻保护剂维持细胞生存[1]。
同时,由于其生物可低成本合成聚羟基脂肪酸酯(PHAs )的研究进展邱石正 李佳益 杨景辰 刘长莉(东北林业大学生命科学学院,哈尔滨 150040)摘 要: 聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHAs)是微生物体内合成的一种天然的高分子生物材料,在碳源过量氮磷等其他营养条件不足的情况下可以作为微生物碳源的储备物质。
因PHA 同时具有良好的生物相容性、生物可降解性和热加工性能等特性逐渐成为传统石化塑料的最佳替代品。
随着PHA 产业化发展的不断推进,先后有四代商业化生产的PHA 产品(PHB、PHBV、PHBHHx 和P3HB4HB)被应用于医药、工业、农业及化工等领域,成为生物材料领域最为活跃的研究热点之一。
但因其发酵底物和灭菌成本过高、生产效率和产品性能较低的问题始终没有得到有效解决,很难对石油基塑料保持较大的竞争力,使得探索出低成本合成PHA 的方法尤为重要。
介绍了目前PHA 的主要种类及其特性、开始步入产业化的热门领域,综述了近年来在低成本合成PHA 研发中,世界各国科研人员采用的构建低成本代谢途径、改造生产菌株、使用廉价发酵底物及改进发酵流程等策略的研究进展,旨为PHA 早日低成本规模化代替石化塑料奠定理论基础。
PHA产品市场发展现状引言PHA(聚羟基脂肪酸)是一种生物可降解聚合物,被广泛应用于包装、医疗、农业和纺织行业等领域。
本文将重点探讨PHA产品的市场发展现状,并分析其前景。
市场规模及增长趋势自20世纪90年代末PHA产品问世以来,市场需求不断增加。
根据市场调研,2019年全球PHA市场规模为X亿美元,预计2025年将达到Y亿美元。
这表明PHA 市场正在快速发展,并吸引着更多的投资和关注。
行业应用包装行业PHA在包装行业中得到广泛应用,尤其是在食品和日用品包装领域。
传统塑料对环境产生不可逆转的影响,而PHA作为一种可生物降解材料,被认为是环保替代品。
由于消费者对环保产品的关注度提高,PHA在包装行业的需求稳步增长。
医疗行业PHA在医疗行业中发挥着重要作用。
作为生物可降解聚合物,PHA在医疗器械、缝合线和药物缓释系统中广泛应用。
随着人们对健康和生物材料的关注增加,PHA在医疗行业的应用前景广阔。
农业领域PHA可用于制造土壤增强剂和农膜,改善土壤性质和保护植物。
由于农业持续发展和环境保护意识的提高,PHA在农业领域的应用前景广泛。
纺织行业PHA可以用于纺织品和纤维制品的生产,具有很好的生物降解性和抗菌性能。
纺织行业对环境友好材料的需求不断增加,推动了PHA在纺织行业的发展。
市场驱动因素环保意识提高随着人们对环境问题的关注度提高,对环保产品的需求也随之增长。
PHA作为可生物降解材料,满足了消费者对环保产品的要求,推动了PHA市场的发展。
政府政策支持许多国家和地区都制定了相关政策以促进生物可降解塑料的使用。
政府的支持和激励措施为PHA市场创造了良好的环境。
技术创新驱动PHA产品的研发和技术创新为市场的发展提供了重要动力。
随着技术的进步,PHA的生产成本降低,产品性能得到提升,这进一步推动了市场的增长。
市场挑战高成本目前,PHA产品的生产成本相对较高,使其在市场上的竞争力受到一定限制。
降低PHA的生产成本是市场发展的关键挑战之一。
聚羟基脂肪酸酯合成酶的改造和代谢途径构建的研究进展李浩;黄媛媛;李曼;宋水山【摘要】Polyhydroxyalkanoates (PHA) are biopolyesters,which are accumulated intracellularly in granule as carbon and energy storage materials by many microorganisms under unbalanced conditions.PHA has drawn much attention due to its good material properties,such as biodegradability,biocompatibility and the potential substitutes of chemical plastic.However,PHA composed of shortchain-length or single hydroxyearboxylie acid monomer possesses some undesired material properties,it is necessary to synthesize PHA with multiple monomers in order to meet the practical requirements.The specificity of PHA synthetase and the metabolic pathway of PHA influence the composition ofPHA,consequently influence the material and physicochemical properties of PHA.In this paper,the recent advances in the development of the modification to the PHA synthases and the construction of metabolic pathways for PHA were reviewed.%聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是许多细菌在非平衡生长条件下在胞内积累的以颗粒状态存在的碳源和能源储藏物质.PHA因其具有生物可降解性、生物相容性等许多良好的材料性质、可以作为化学合成塑料未来的替代品而引起广泛关注.但由短链脂肪酸或单一脂肪酸单体合成的PHA的材料性质具有局限性,需要利用多种单体合成满足实际需求的PHA材料.PHA合成酶的底物特异性和PHA合成代谢途径决定着PHA的单体组成情况,进而影响着PHA的理化特性和材料性能.因此需要对PHA合成酶进行改造,扩展其对底物的特异性.另一方面需要构建新的PHA合成代谢途径,能合成出一些不常见的且性能优良的PHA材料.综述了近些年对PHA合成酶改造的研究及PHA代谢途径构建的研究进展.【期刊名称】《生物学杂志》【年(卷),期】2013(030)003【总页数】5页(P59-63)【关键词】聚羟基脂肪酸酯;聚羟基脂肪酸酯合成酶;代谢途径【作者】李浩;黄媛媛;李曼;宋水山【作者单位】河北工业大学化工学院,天津300130;河北省科学院生物研究所,石家庄050051;河北省主要农作物病害微生物控制工程技术研究中心,石家庄050081;河北省科学院生物研究所,石家庄050051;河北省主要农作物病害微生物控制工程技术研究中心,石家庄050081;河北工业大学化工学院,天津300130;河北省科学院生物研究所,石家庄050051;河北省主要农作物病害微生物控制工程技术研究中心,石家庄050081;河北省科学院生物研究所,石家庄050051;河北省主要农作物病害微生物控制工程技术研究中心,石家庄050081【正文语种】中文【中图分类】Q559聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是微生物在非平衡生长(如碳源过剩,氮氧、磷、铁等营养缺乏)条件下在胞内积累的碳源和能源储存物质,具有生物降解性和生物相容性,是替代化学常规塑料的理想材料,也在生物医学方面极具应用前景[1]。
第4卷 第6期 新 能 源 进 展Vol. 4 No. 62016年12月ADVANCES IN NEW AND RENEWABLE ENERGYDec. 2016* 收稿日期:2016-07-11 修订日期:2016-10-09 基金项目:中泰合作与交流项目(51561145015) † 通信作者:庄新姝,E-mail :zhuangxs@文章编号:2095-560X (2016)06-0436-07生物合成聚羟基脂肪酸酯(PHA )的研究进展*卞士祥1,2,3,4,王 闻1,2,3,周桂雄1,2,3,王 琼1,2,3,余 强1,2,3,亓 伟1,2,3,庄新姝1,2,3†,袁振宏1,2,3,5(1. 中国科学院广州能源研究所,广州 510640;2. 中国科学院可再生能源重点实验室,广州 510640;3. 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室,广州 510640;4. 中国科学技术大学纳米科学技术学院,江苏 苏州 215123;5. 生物质能源河南省协同创新中心,郑州 450002)摘 要:聚羟基脂肪酸酯(PHA )是微生物细胞在碳氮失衡的情况下合成的一种聚酯,具有优异的生物降解性和相容性以及多种材料学性能,是一类可替代传统塑料的新型生物塑料。
目前生物合成PHA 主要以微生物发酵为主,其次还有转基因植物法和活性污泥法等。
本文对PHA 的生产现状及其生物合成路径和方法的研究进展进行了综述。
关键词:聚羟基脂肪酸酯(PHA);聚羟基丁酸酯(PHB );生物合成;发酵中图分类号:TK6 文献标志码:A doi :10.3969/j.issn.2095-560X.2016.06.003Research and Development on the Biosynthesis ofPolyhydroxyalkanoate (PHA)BIAN Shi-xiang 1,2,3,4, W ANG Wen 1,2,3, ZHOU Gui-xiong 1,2,3, W ANG Qiong 1,2,3, YU Qiang 1,2,3,QI Wei 1,2,3, ZHUANG Xin-shu 1,2,3, YUAN Zhen-hong 1,2,3,5(1. Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China; 2. Key Laboratory of Renewable Energy, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China;3. Guangdong Provincial Key Laboratory of New and Renewable Energy Research and Development, Guangzhou 510640, China;4. Nano Science and Technology Institute, University of Science and Technology of China, Jiangsu Suzhou 215123, China;5. Collaborative Innovation Centre of Biomass Energy, Zhengzhou 450002, China)Abstract: Polyhydroxyalkanoate (PHA) is a type of polymer synthesized in many microbial cells under the imbalance of carbon and nitrogen, which has excellent biodegradability, biocompatibility and many material properties. It is a kind of new biological plastic that can replace the traditional plastic. At present, the biosynthesis of PHA mainly comes from the microbial fermentation. Other ways such as the transgenic plants and activated sludge are under development. This review summarizes the research progress of PHA biosynthesis pathways and approaches.Key words: polyhydroxyalkanoate (PHA); polyhydroxybutyrate (PHB); biosynthesis; fermentation0 引 言随着石油资源的日益枯竭及以之为原料的塑料制品对环境造成“白色污染”的加剧,寻找生物可降解塑料显得尤为重要。
目前已开发并生产出的生物塑料包括聚乳酸(PLA )、淀粉基塑料、聚丁二酸丁二醇酯(PBS )、聚羟基脂肪酸酯(PHA )等[1]。
其中,PHA 是一类结构多样的高分子生物聚酯,普遍存在于微生物细胞中,一般作为营养和能量储存性物质[2-3]。
作为一种生物塑料,PHA 的材料学性质与传统塑料聚丙烯类似,可由碳水化合物等可再生资源合成,能被微生物完全降解为二氧化碳和水进入生态循环。
此外,PHA 还具有优良的生物相容性、压电性、气体阻隔性等,在生物医疗材料、电学材料、包装材料等方面应用前景广阔。
PHA 主要可通过化学和生物两大类方法合成。
由于化学合成反应毒性较大,污染环境,原料昂贵,反应条件剧烈,同时副产物无法避免,目前应用较少。
当前主要利用第6期卞士祥等:生物合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)的研究进展 437微生物菌种进行生物发酵合成,较化学法条件温和,收率高,无污染,PHA含量最高可达细胞干重的90%[4]。
但微生物发酵需要灭菌和提纯等工艺以及相对优质的发酵底物,导致其生产成本要高于传统石化塑料的4 ~ 9倍[5]。
因此,通过寻求更廉价的发酵底物,筛选PHA产率高的重组菌和野生菌种,优化发酵生产工艺和提取工艺等,降低生产成本,是当前的主要任务。
本文对PHA的研究现状、生物合成路径和方法进行了较详细的综述,以期为进一步的研究提供参考。
1 PHA简介1.1 PHA的结构及分类PHA的大多数单体为链长3 ~ 14个碳原子的3-羟基脂肪酸,侧链为高度可变的芳香族或脂肪族基团[6-7],其结构通式如图1所示,其中:R是侧链可变基团;n是聚合度,可为数百到数千不等;m = 1、2、3,其中m=1最为常见。
当m = 1、R为CH3时,即为常见的聚羟基丁酸酯(PHB)。
根据单体链长不同,PHA可分为两类:一类是3 ~ 5个碳原子单体链长的短链PHA (short-chain-length,SCL);另一类是6 ~ 14个碳原子单体链长的中长链PHA (medium-chain-length, MCL)。
根据单体单元的连接样式不同,PHA可分为均聚PHA(homopolymer)、无规共聚PHA(randomcopolymer)、嵌段共聚PHA (block copolymer)三种。
其中均聚PHA中只含有一种单体,无规共聚PHA由多种单体随机聚合而成,嵌段共聚PHA由多个链段构成,且每个链段只含有一种单体[8]。
PHA在单体组成、连接方式以及分子量上具有多样性,随之而来的各种均聚物、共聚物、接枝高分子和功能高分子等扩展了 PHA 的种类和应用方向,因此产生了类似于基因组的PHA组(PHAome)概念[9-10]。
图1 PHA的结构通式Fig. 1 General molecular structure of PHA1.2 PHA的性质及应用PHA的性质主要是由其单体组成决定的。
短链PHA结晶度较高,塑料性质强而硬;而中长链PHA结晶度较低,塑料性质韧而软[8]。
PHB的结晶度为55% ~ 80%,相对分子质量大约在1×104 ~ 3×106之间,分散度为2左右[11]。
由于PHB性脆,易断裂,且当加工温度超过熔点(179℃)10℃左右时会发生降解,从而限制了其应用范围,但可通过掺入其他单体获得共聚PHA进行改性。
PHA具有优良的生物降解性,在自然环境中可被微生物完全降解为水和CO2或者甲烷[5]。
另外,PHA具有光学活性,可以做精细化学品,也可作为有机合成的原料,制备手性衍生物;具有生物相容性,可以做医用植入材料、药物缓释载体等;具有压电性,可制成压电制品,制造压力传感器、点火器、声学仪器等;还具有气体阻隔性,适合做包装材料等。
2 PHA的生产研发现状1926年,法国学者LEMOIGNE在巨大芽孢杆菌的细胞中发现了PHB积累物[12],之后人们认识到PHB是微生物在氮源或磷源受限而碳源过剩的情况下积累在体内的营养储存物,从而开启了研究和生产PHA的大门。
20世纪80年代初,在细菌合成的PHA中发现了3-羟基戊酸(3HV)、3-羟基己酸(3HHx)和3-羟基辛酸(3HO)单体。
PHA现已有150多种单体结构,并且人们还在继续发掘新的单体结构[13]。
目前可以工业化生产出的PHA产品包括PHB、聚羟基戊酸酯(PHV)、聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)等[14]。
20世纪80年代,奥地利的Chemie Linz AG公司最早实现PHB的商品化;而英国的ICI公司也最早进行了PHBV的商品化,其生产出的PHBV商品命名为“BioPol”,当时年产量已达 1 000吨[15]。
此外,美国的Metabolix公司和ADM公司、德国的Biomer公司以及意大利Bio-On公司都进行过PHA的研究和生产。
我国对PHA的研究虽然起步较晚,但目前是世界上生产PHA品种最多、产量最大的国家,比较大的研发企业有天津国韵生物技术公司、浙江天安生物材料公司以及广东江门生物技术开发中心等。
其中,天津国韵能够每年生产10 000吨PHA[16];广东江门生物技术开发中心与清华大学合作,首次在国内外成功实现了第三代生物塑料聚3-羟基丁酸-co-3-羟基己酸酯(PHBHHx)的工业化生产[17]。
438 新能源进展第4卷尽管目前世界各国的生产研发水平都有了很大提高,合成的PHA种类及数量有明显增加,但其价格比1美元/kg的传统塑料要高数倍,产品主要用在农业、医疗、包装材料、精细化工等特殊方面,未能得到广泛应用。