聚羟基烷酸酯
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简介
聚酰胺基发酵剂或 PHA 是由许多微生物在自然界中产生的聚酯，包括通过糖或脂质的细菌发酵。 当由细菌产生时，它们既可以作为能量来源，也可以作为碳库。 在这个家族中可以组合 150 多种不同的单体，以提供具有极其不同特性的材料。 这些塑料是可生物降解的，用于生产生物塑料。
它们可以是热塑性材料或弹性材料，熔点范围为 40 至 180 °C。
PHA的机械性能和生物相容性也可以通过共混、表面改性或将PHA与其他聚合物、酶和无机材料结合来改变，从而使其具有更广泛的应用前景。
生物合成
为了在实验室环境中诱导 PHA 的产生，可以将微生物（例如 Cupriavidus necator）培养物置于合适的培养基中并提供适当的营养素，使其快速繁殖。 一旦数量达到一定水平，就可以改变营养成分，迫使微生物合成 PHA。 从细胞内颗粒包涵体中获得的PHA产量可高达生物体干重的80%。
PHA的生物合成通常是由于某些缺乏条件（如缺乏磷、氮、微量元素等常量元素或缺氧）和碳源供应过剩造成的。 然而，在单一培养物或一组混合微生物中 PHA 生产的普遍性也可能仅仅取决于整体营养限制，而不仅仅是宏观元素。 在用于诱导 PHA 生产的“盛宴/饥荒”循环方法中尤其如此，其中周期性地添加和消耗碳以引起饥荒，这会鼓励细胞在“盛宴”期间产生 PHA 作为 PHA 的储存方法 饥荒时期。
聚酯以高折射颗粒的形式沉积在细胞中。 根据微生物和培养条件，会生成具有不同羟基链烷酸的均聚酯或共聚酯。 然后通过破坏细胞回收 PHA 颗粒。 重组枯草芽孢杆菌海峡。 pBE2C1 和枯草芽孢杆菌海峡。 pBE2C1AB 用于生产聚羟基链烷酸酯 (PHA)，结果表明它们可以使用麦芽废料作为碳源以降低 PHA 生产成本。
PHA合成酶是PHA生物合成的关键酶。 他们使用辅酶 A – (r)-羟基脂肪酸的硫酯作为底物。 这两类 PHA 合酶的不同之处在于对短链或中链长度的羟基脂肪酸的具体使用。
生成的 PHA 有两种类型：
- 许多细菌（包括 Cupriavidus necator 和 Alcaligenes latus (PHB)）可从具有 3 到 5 个碳原子的短链长度的羟基脂肪酸合成聚 (HA SCL)。
- 聚 (HA MCL) 由具有中等链长（包括 6 到 14 个碳原子）的羟基脂肪酸制成，例如，可以由恶臭假单胞菌制备。
一些细菌，包括嗜水气单胞菌和芬氏硫球菌，可以从上述两种类型的羟基脂肪酸合成共聚酯，或者至少拥有能够参与部分合成的酶。
另一种更大规模的合成可以在土壤生物的帮助下完成。 由于缺乏氮和磷，它们每三公斤糖产生一公斤 PHA。
PHA 最简单和最常见的形式是发酵生产聚-β-羟基丁酸酯（聚-3-羟基丁酸酯，P3HB），它由 1000 到 30000 个羟基脂肪酸单体组成。
工业生产
在PHA的工业生产中，通过优化糖、葡萄糖或植物油的微生物发酵条件，从细菌中提取纯化聚酯。
在 1980 年代，开发了通过发酵获得的聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯），命名为 Biopol。
作为发酵原料，可以使用葡萄糖和蔗糖等碳水化合物，也可以使用植物油或生物柴油生产中的甘油。 工业界的研究人员正在研究开发转基因作物的方法，这些作物可以表达细菌的 PHA 合成路线，从而产生 PHA 作为其组织中的能量储存。 PHA主要通过注塑、挤出和挤泡加工成薄膜和空心体。