完全生物降解材料聚-β-羥基烷酸酯的開發(fā)

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1、發(fā)酵科技通訊第39卷完全生物降解材料聚一p一羥基烷酸酯的開發(fā)張明(寧波天安生物材料有限公司北侖區(qū)315800)摘要:本文簡(jiǎn)要介紹了完全生物分解材料聚一p一羥基烷酸酯(PH)的特性,研究、開發(fā)的歷史和目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀。關(guān)鍵詞:聚一B一羥基烷酸酯(PHAs)~酵提取應(yīng)用聚一B一羥基烷酸酯(Poly—B—hydroxyalka.功能需要noates,PHAs)或聚一3一羥基烷酸酯(Poly一3一hydrox.1926年,法國(guó)科學(xué)家Lemoigme從巨大芽孢yalkanoates)是一類以天然植物淀粉為初始原料,桿菌(

2、Bac1llusmegaterjum)中分離到聚一B一羥基丁利用微生物發(fā)酵工程技術(shù)生產(chǎn)的一族生物聚酯的酸~(PHB)t,2O世紀(jì)50年代末科學(xué)家研究了生總稱。該類生物聚酯是微生物在非正常環(huán)境條件產(chǎn)條件對(duì)PHB代謝的影響。闡明了PHB的積累下在體內(nèi)積累的一類脂肪族聚酯,可作為微生物源于細(xì)菌在不平衡生長(zhǎng)條件下才產(chǎn)生的機(jī)理[31。的碳源和能源。當(dāng)無(wú)其它碳源存在時(shí),這些聚酯可1958年williamsont41用巨大芽孢桿菌.通過葡萄糖被分解成乙酰輔酶A,作為細(xì)胞生命活動(dòng)的能源。發(fā)酵,高效合成了聚一B一羥基丁酸酯。1960年發(fā)

3、聚一p一羥基烷酸酯的主要品種有聚~B一羥基表了許多有關(guān)聚一B一羥基丁酸酯的生物合成、降丁酸~(PHB)、聚一p一羥基戊酸酯(PHV),以及它們解、結(jié)構(gòu)、物性、生理等方面的研究報(bào)告f5】。70年代的共聚物一聚一p一羥基丁酸一CO—B一羥基戊酸酯中期的研究發(fā)現(xiàn)了含13~羥基和其他13一羥基單(PHBV)、聚一B一羥基丁酸一CO一^y羥基丁酸酯體的共聚物,從而研究的領(lǐng)域擴(kuò)展到了聚一B一羥fP3HB一4HB)等。聚一13一羥基烷酸酯既具有完全生基烷酸酯舊,其結(jié)構(gòu)通式可表達(dá)為:物分解性、生物相容性、憎水性、良好的阻透性、壓RO電

4、性、非線性光學(xué)活性等獨(dú)特的性質(zhì),又具有石油l¨化工樹脂的熱塑加工性,可運(yùn)用注塑、擠出吹塑薄一[一0—H一(CH2)i—℃一]一膜、擠出流延、擠出中空成型、壓縮模塑等工藝方法進(jìn)行加工,制造成型制品、薄膜、容器,也可以和其中:m=l,2或3,大多數(shù)情況下,m=l,即為其他材料復(fù)合,其應(yīng)用遍及高檔包裝材料、可被人聚-13-羥基烷酸酯(P—n—HAS);己發(fā)現(xiàn)的最大的體吸收的藥物緩釋材料、植入型生物材料等包裝、R基為壬基,即單體為一羥基十二酸。同時(shí),控制醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)用膜等各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。與石油化工培養(yǎng)條件和碳源.細(xì)菌還能產(chǎn)生兩

5、種或兩種以上樹脂的合成過程相比。微生物發(fā)酵合成生物聚酯單體形成的共聚物如P3HB~4HB、PHBV、PHB—具有以下優(yōu)點(diǎn):HX、P(13一HB—CO—B—HH)等。1合成工藝簡(jiǎn)單。微生物在生長(zhǎng)過程中積累均聚的聚B一羥基丁酯熔點(diǎn)約為I75~C,結(jié)晶聚一B一羥基烷酸酯而無(wú)須再次聚合,生產(chǎn)過程中度70%左右,缺乏韌性而性脆。易熱分解而難于幾乎沒有污染;加工,一般不能單獨(dú)使用。通過共聚或共混可獲得2通過改變碳源和培養(yǎng)過程中的控制條件,力學(xué)性能和加工性能改善的產(chǎn)品。1980年英國(guó)帝可制備不同結(jié)構(gòu)的聚B一羥基烷酸酯,滿足各種國(guó)化學(xué)

6、公司fICI)(后改為Zeneca)公司從戊酸和葡第39卷第4期2010年10月發(fā)酵科技通訊萄糖出發(fā),用真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌(AlcaliZgeneseutro-完全生物分解材料共混改性以提高其性能。phus)發(fā)酵合成了以B一羥基丁酯和p一羥基戊酯2對(duì)帶有特殊官能團(tuán)如乙烯基、氰基、苯基、為聚合單元的共聚物——聚(p一羥基丁酯/p一羥F、C1等的中長(zhǎng)鏈聚一B一羥基烷酸酯合成菌株,基戊酯)共聚物【P(p—HB-co-13-HV,P(3-HB-co-和工藝的研究『81。3一Hv),分子式如下:1聚一D一羥基烷酸酯的生產(chǎn)據(jù)已有的報(bào)道,

7、目前聚一B一羥基烷酸酯的合一成都是采用生物發(fā)酵法完成的。舢1.1生產(chǎn)菌株目前,聚一p一羥基烷酸酯的研究?jī)?nèi)容主要包能用于聚一B一羥基烷酸酯微生物合成的菌種括兩大方向:詳見表1“】。1降低聚一B一羥基烷酸酯產(chǎn)業(yè)化成本、提高不同的微生物能產(chǎn)生的聚一B一羥基烷酸酯的其加工性能技術(shù)的研究。如采用基因工程菌、轉(zhuǎn)品種和得率是不同的,所以,微生物品種的選取是基因植物來生產(chǎn)聚一p一羥基烷酸酯:通過與其他微生物合成聚一B一羥基烷酸酯的關(guān)鍵。真養(yǎng)產(chǎn)堿表1合成聚一B一羥基烷酸酯的微生物微生物名稱微生物名稱微生物名稱Acinetobacter不

8、動(dòng)桿菌HaemophilusProtomonasextorquens菌Actinomyceres~線菌Halobacterium海洋細(xì)菌Pseudomonas假單胞菌屬Alc~igenes產(chǎn)堿桿菌HyphomicrobiumPseudomonasoleovrans食油假單胞菌AlcaligeneslatuS肥大產(chǎn)堿桿菌Lampro

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