完全生物降解材料聚-β-羟基烷酸酯的开发

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1、发酵科技通讯第39卷完全生物降解材料聚一p一羟基烷酸酯的开发张明(宁波天安生物材料有限公司北仑区315800)摘要：本文简要介绍了完全生物分解材料聚一p一羟基烷酸酯(PH)的特性，研究、开发的历史和目前国内外生产、应用现状。关键词：聚一B一羟基烷酸酯(PHAs)~酵提取应用聚一B一羟基烷酸酯(Poly—B—hydroxyalka．功能需要noates，PHAs)或聚一3一羟基烷酸酯(Poly一3一hydrox．1926年，法国科学家Lemoigme从巨大芽孢yalkanoates)是一类以天然植物淀粉为初始原料，杆菌(

2、Bac1llusmegaterjum)中分离到聚一B一羟基丁利用微生物发酵工程技术生产的一族生物聚酯的酸~(PHB)t，2O世纪50年代末科学家研究了生总称。该类生物聚酯是微生物在非正常环境条件产条件对PHB代谢的影响。阐明了PHB的积累下在体内积累的一类脂肪族聚酯，可作为微生物源于细菌在不平衡生长条件下才产生的机理[31。的碳源和能源。当无其它碳源存在时，这些聚酯可1958年williamsont41用巨大芽孢杆菌．通过葡萄糖被分解成乙酰辅酶A，作为细胞生命活动的能源。发酵，高效合成了聚一B一羟基丁酸酯。1960年发

3、聚一p一羟基烷酸酯的主要品种有聚～B一羟基表了许多有关聚一B一羟基丁酸酯的生物合成、降丁酸~(PHB)、聚一p一羟基戊酸酯(PHV)，以及它们解、结构、物性、生理等方面的研究报告f5】。70年代的共聚物一聚一p一羟基丁酸一CO—B一羟基戊酸酯中期的研究发现了含13～羟基和其他13一羟基单(PHBV)、聚一B一羟基丁酸一CO一^y羟基丁酸酯体的共聚物，从而研究的领域扩展到了聚一B一羟fP3HB一4HB)等。聚一13一羟基烷酸酯既具有完全生基烷酸酯旧，其结构通式可表达为：物分解性、生物相容性、憎水性、良好的阻透性、压RO电

4、性、非线性光学活性等独特的性质，又具有石油l¨化工树脂的热塑加工性，可运用注塑、挤出吹塑薄一[一0—H一(CH2)i—℃一]一膜、挤出流延、挤出中空成型、压缩模塑等工艺方法进行加工，制造成型制品、薄膜、容器，也可以和其中：m=l，2或3，大多数情况下，m=l，即为其他材料复合，其应用遍及高档包装材料、可被人聚-13-羟基烷酸酯(P—n—HAS)；己发现的最大的体吸收的药物缓释材料、植入型生物材料等包装、R基为壬基，即单体为一羟基十二酸。同时，控制医药卫生、农业用膜等各个应用领域。与石油化工培养条件和碳源．细菌还能产生两

5、种或两种以上树脂的合成过程相比。微生物发酵合成生物聚酯单体形成的共聚物如P3HB～4HB、PHBV、PHB—具有以下优点：HX、P(13一HB—CO—B—HH)等。1合成工艺简单。微生物在生长过程中积累均聚的聚B一羟基丁酯熔点约为I75~C，结晶聚一B一羟基烷酸酯而无须再次聚合，生产过程中度70％左右，缺乏韧性而性脆。易热分解而难于几乎没有污染；加工，一般不能单独使用。通过共聚或共混可获得2通过改变碳源和培养过程中的控制条件，力学性能和加工性能改善的产品。1980年英国帝可制备不同结构的聚B一羟基烷酸酯，满足各种国化学

6、公司fICI)(后改为Zeneca)公司从戊酸和葡第39卷第4期2010年10月发酵科技通讯萄糖出发，用真养产碱杆菌(AlcaliZgeneseutro-完全生物分解材料共混改性以提高其性能。phus)发酵合成了以B一羟基丁酯和p一羟基戊酯2对带有特殊官能团如乙烯基、氰基、苯基、为聚合单元的共聚物——聚(p一羟基丁酯／p一羟F、C1等的中长链聚一B一羟基烷酸酯合成菌株，基戊酯)共聚物【P(p—HB-co-13-HV，P(3-HB-co-和工艺的研究『81。3一Hv)，分子式如下：1聚一D一羟基烷酸酯的生产据已有的报道，

7、目前聚一B一羟基烷酸酯的合一成都是采用生物发酵法完成的。舢1．1生产菌株目前，聚一p一羟基烷酸酯的研究内容主要包能用于聚一B一羟基烷酸酯微生物合成的菌种括两大方向：详见表1“】。1降低聚一B一羟基烷酸酯产业化成本、提高不同的微生物能产生的聚一B一羟基烷酸酯的其加工性能技术的研究。如采用基因工程菌、转品种和得率是不同的，所以，微生物品种的选取是基因植物来生产聚一p一羟基烷酸酯：通过与其他微生物合成聚一B一羟基烷酸酯的关键。真养产碱表1合成聚一B一羟基烷酸酯的微生物微生物名称微生物名称微生物名称Acinetobacter不

8、动杆菌HaemophilusProtomonasextorquens菌Actinomyceres~线菌Halobacterium海洋细菌Pseudomonas假单胞菌属Alc~igenes产碱杆菌HyphomicrobiumPseudomonasoleovrans食油假单胞菌AlcaligeneslatuS肥大产碱杆菌Lampro