新型可降解塑料聚-β-羟基丁酸(PHB)的研究进展

黑龙江医药Ｈｅｉｌｏｎｇ￣ｉａｎｇ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ＶｏＬ　２３　Ｎｏ．６　２０１０　‘８９５・　新型可降解塑料聚一ｐ一羟基丁酸（ＰＨＢ）的研究进展　钱永雨　，赵敏　．２ｌ　，潘俊波　，刘哲君　１．东北林业大学生命科学学院（黑龙江哈尔滨１５００４０）；２．东北农业大学农学院（黑龙江哈尔滨　１５００３０）　摘要介绍了ＰＨＢ的性质用途和检测方法及提取工艺，重点评述了ＰＨＢ的生物合成方法及其研究进展，并简　要分析了ＰＨＢ的应用前景和发展方向。　关键词：聚一Ｂ一羟基丁酸（ＰＨＢ）；检测；提取；生物合成　中图分类号：ＴＱ３２１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—２８８２ｆ２０１０）０６—８９５—０４　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　Ａ　Ｎｅｗ　Ｋｉｎｄ　ｏｆ　Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ　Ｐｏｌｙ一８一ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒａｔｅ（ＰＨＢ）　Ｑｉａｎ　Ｙｏｎｇｙｕ，ｅｔ　ａｌ　Ｉ．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＬｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎｏｒｔｈｅｓａｔｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｉｌｏｎｇｉｆａｎｇ　Ｈａｅｒｂｉｎ　１５００４０，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｈａｅｒｂｉｎ　１５００３０，ｈＣｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｉｌｌ　ｔｅｃｈｎｉｃｓ　ｏｆ　ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ　Ｐｏｌｙｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒａｔｅ　（ＰＨＢ）ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｉｔｃｌｅ．ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｒｅ　ｍａｉｎｌｙ　ａｐｐｒｉａｓｅｄ．Ｉｔ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄ　ｏｆ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＨＢ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｐｏｌｙｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒａｔｅ（ＰＨＢ）；ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ；ｄｉｓｔｉｌｌ；ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　化学合成塑料已是当今社会不可缺少的重要材料，然　氧性低、抗紫外线辐射、生物可降解性、生物组织相容性、压　而它们的废弃物由于不能被降解，每年以２５００万吨的速度　电性和抗凝血性等一般化学合成高分子材料没有的特殊性　在地球上大量积累，形成了白色垃圾严重污染了我们的生　质。　存环境。尤其在我国，农用地膜日渐得到广泛应用，其碎片　１．１可生物降解性和生物相容性　滞留于土壤中会破坏土壤的结构和性质，妨碍农作物的生　ＰＨＢ有良好的生物降解性，能够被自然界的众多微生　长。因此开发可降解性塑料已成为生物工程界研究热点之　物分解利用，并且其分解产物对环境无任何污染；可以替代　一…。聚一Ｂ一羟基丁酸（ｐｏｌｙ—ｐ—ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒｉｅ　ａｃｉｄ，简　传统的塑料制品制成绿色包装材料与容器，生产可降解餐　称ＰＨＢ）是其中最有代表性的一类，它是一种高度结晶的热　具，替代目前使用的纸质餐具，这既可减少白色污染，又减　塑性物质，和化学合成塑料一样能成膜和拉丝，物理化学特　少了对森林资源的破坏。此外，ＰＨＢ在人体内也能自然降　性与传统塑料相似，特别是具有生物可降解性和生物组织　解；它的最终降解产物Ｂ一羟基脂肪酸是人体血液中的一种　亲合性，使其具有广泛的应用前景。　普通的代谢物，不会给人体带来任何毒副作用。再加之　１　ＰｔＩＢ的性质与用途　ＰＨＢ的组织相容性以及缺乏免疫反应，使ＰＨＢ成为一种理　作为原核生物中的脂类聚合物，ＰＨＢ在细胞内呈颗粒　想的医药材料，可用作手术缝合线、补牙填料、外科的棉绷　状存在，由于具有较低的溶解性和相对高的摩尔质量，故可　带　】，ＰＨＢ经一定时间水解，聚酯链可被分散切断，利用它　以在细菌胞内大量储存而不影响胞内外的渗透压，是一种　的分解性和水解性，可作为农药和贵重药物的包理剂，将农　理想的储存材料，ＰＨＢ成Ａ２螺旋结构，熔点１８０＇Ｅ。它的分　药释放到土壤中保持农药的长久性。农用地膜可提高土壤　子量很大，一般为１０６（随培养条件和抽提方法不同有所变　温度抑制杂草生长对农作物增产具有重要意义。使用可降　化），分子式为　解农膜可大大减少对环境和土壤的污染。还可制成化学肥　料、杀虫剂、除草剂的缓释载体。　Ｈ．ＨＯ．曩：ＣＨ．　ＣＨ２．　ＯＣＣ　『．　Ｈ　　．Ｃ　Ｈ２ｎＯｅ．１ｒ　．．　ＣＨＣ．　Ｈ２，．　ＣＯＯＨ　１．２压电性　由于ＰＨＢ具有高结晶性，这种特性导致聚合物压电性　ＰＨＢ不仅具有与传统化学合成高分子材料相似的分子　可制成压电制品，如电话送话器的薄膜材料、压力传感器、　结构，还具有与其类似的物理性质，如类似的摩尔质量、软　点火器、声学仪器和振荡发生器等。还可用作换能元件尤　化点、结晶度、拉伸强度等；并具有密度大、光学活性好、透　其是生物体内的换能器。同样，也可做成固定板，骨折固定　・８９６・　黑龙江医药Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｖｏＬ　２３　Ｎｏ．６　２０１０　。　仪。　材料和骨胳加固材料，促进骨路再生　１．３　ＰＨＢ具有阻挡气体的性质（ＣＯ　和Ｏ２又能缓慢地扩　散）可以用作食品包装材料，而无需添加抗氧剂。　１．４具有光学活性　ＰＨＢ的单体也有重要的应用。ＰＨＢ的每一个结构单元　高效液相色谱法主要应用于测定ＰＨＡ聚合物的分子　量、聚合度及单体排列顺序等。Ｈｏｎｇ　Ｋ　等采用反相高效　液相色谱法成功地将ＰＨＢ醇解和碱解得到的寡聚物分离成　单分相的寡聚体。王海宾　等发现高效液相色谱也可用于　都有一个手性碳，可用于色谱分析分离光学异构体；另外，　ＰＨＢ水解后得到的Ｂ一羟基丁酸单元体可制备手性药物。　ＰＨＢ的定量分析，他选择阴离子交换柱作层析剂，探索了应　用高压液相色谱法测定多聚羟基丁酸（ＰＨＢ）的方法。并试　和常规药物相比，手性药物更安全、有效、使用剂量也更　验证明了此方法相对误差小于２％，相对平均偏差为　小　。　２　ＰＩＩＢ的检测和提取方法　２．１　ＰＨＢ的检测方法　ＰＨＢ的检测方法主要有重量测定法，染色法，气相色谱　检测法，高效液相色谱法，核磁共振检测法。其中最常用的　是染色法（定性检测）、分光光度检测法（定量）和气相色谱　检测法（定量）。　重量分析法最早是由Ｍ．１ｅｍｏｉｇｎｅ（１９２６）创立，原理是　ＰＨＢ聚合物能溶于热的氯仿而与其它细胞组分分开，将细　胞干燥后，用氯仿抽提，通过重量改变来测定ＰＨＢ，此法误　差较大。后来又将此法加以改进，先将细胞冷冻真空干燥　或用丙酮充分洗涤，再用氯仿或二氯甲烷抽提ＰＨＢ，再加入　已烷或乙醚使聚合物沉淀，分离后干燥称重测定ＰＨＢ含量。　染色法分为苏丹黑染色法和尼罗红染色法两种，其中　苏丹黑染色法使用较多。苏丹黑染色是使用脂溶性染料对　微生物细胞进行染色，染色后用显微镜检测。尼罗红染色　是将玻片上固定的细胞滴加尼罗红水溶液后在火焰上微加　热，冷却后加盖玻片。其原理是尼罗蓝在水溶液中可自然　氧化或在稀硫酸中回流氧化成尼罗红，尼罗红可溶于在染　色温度下呈液态的中性脂。将染色后的产ＰＨＢ细菌细胞置　于荧光显微镜下观察，ＰＨＢ颗粒呈现黄色荧光，能明显与黑　白背景分开，细胞膜及其他细胞组分不着色。但缺点是荧　光观察的灵敏度不够，依然需要通过化学分析确定ＰＨＢ的　存在。尼罗红染色对ＰＨＢ专一性较强，可使ＰＨＢ与其他非　ＰＨＢ脂类化合物区分开。　紫外光谱法的是利用ＰＨＢ在热的浓硫酸溶液中可以定　量转化为巴豆酸的原理，后者在２３５　ｎｍ处有一吸收峰值。　将５—５０１￣ｇ聚合物标准品溶于氯仿，待氯仿挥发后，加　１０ｍＬ浓硫酸，于１００￣Ｃ作用１０ｍｉｎ，冷却，混匀后置于石英比　色皿中，于２３５　ｎｉＴｌ比色，以浓硫酸为空白，可得一条标准曲　线。该方法测定的是能转化为巴豆酸的ＰＨＢ聚合物的含　量，排除了其它脂类的干扰，与细胞内总脂的含量无关，因　而其标准曲线对于所用产ＰＨＢ的细胞都适用。但缺点是该　方法对细胞的预处理过程比较繁琐，测定过程更加复杂，而　且这一方法还受到一些非ＰＨＢ物质的干扰。　气相色谱法是一种较新、较准确的ＰＨＢ测定方法，该法　的最大优点在于不需将细胞内ＰＨＢ高度纯化即可检测其　ＰＨＢ含量，这对于研究及生产都十分重要，但气相色谱法需　要高纯度的ＰＨＢ标准样品，还需要有价格昂贵的气相色谱　１．６５％，测定时间只需５０　ｍｉｎ，认为高效液相色谱法是一种　分析多聚羟基烷酸及其他有机酸的简便、快捷、准确的新方　法。　２．２　ＰＨＢ的提取方法　研究ＰＨＢ的最终目的是要利用它的纯品，所以如何把　ＰＨＢ从细胞中抽提出来显得尤为重要，ＰＨＢ的抽提方法有　很多，主要包括有溶剂萃取法，化学试剂法，机械破碎法，酶　法，其中最常用的是溶剂萃取法。　溶剂萃取法是利用ＰＨＢ能溶于某些有机溶剂的性质，　而将其从细胞中萃取分离的方法。溶剂萃取法操作简单，　步骤少，并且有机溶剂对ＰＨＢ分子不降解，所获得的ＰＨＢ　纯度高，分子量大，目前仍被大量采用。但有机溶剂的大量　使用给环境带来不可避免的污染，并且使ＰＨＢ的成本变高。　化学试剂法是利用次氯酸钠，ＳＤＳ，ＥＤＴＡ等氧化剂，表　面活性剂或螯合剂的作用，破碎细胞并将非ＰＨＢ杂质除去　的ＰＨＢ抽提方法。因其成本较低，对环境污染小而备受重　视，但此方法对ＰＨＢ有一定的降解作用，使ＰＨＢ分子变小，　纯度降低，并且抽提率较低，有学者将有机溶剂法和化学试　剂法综合利用即提高了产率减少了污染，又降低了成本。　酶法抽提ＰＨＢ是Ｈｏｌｍｅｓ等人在分析细胞杂质成分的　基础上提出的。原理是利用酶（如蛋白裂解酶等）消化细胞　中的杂质成分，使之降解成可溶于水的小分子而除去。酶　法避免了大量有机溶剂的使用，但酶作用的条件比较苛刻，　这给操作带来了麻烦，同时增加了生产成本，另外由于细胞　中非ＰＨＢ杂质的成分比较复杂，处理步骤繁琐，所以收率较　低。　机械破碎法主要是指高压匀浆法，可以彻底破坏细胞　中细胞壁的太聚糖结构，使ＰＨＢ颗粒完全从细胞中释放出　来，此法一般与化学试剂法和有机溶剂法结合使用，这样即　可以减少单纯用化学试剂破壁对环境的污染，也可以提高　有机溶剂的萃取效率，但该方法没有解决破壁后ＰＨＢ与非　ＰＨＢ杂质的分离问题，要实现ＰＨＢ的纯化，必须辅助以后续　的处理工艺。　３　ＰＩｔＢ的生物合成方法　３．１细菌发酵法　法国巴斯德研究所的Ｍ．Ｌｅｍｏｉｇｎ＿４　首先在巨大芽孢杆　菌Ｂｎｉｄｌａｓｍ　ｅｇａｔｈｅｒｉｕｍ细胞中发现了ＰＨＢ（１９２６），此后又在　许多原核生物中陆续发现，但在真核生物中尚未有ＰＨＢ的　报到　］，ＰＨＢ的合成现象在自然界中较为普遍，自然条件　黑龙江医药Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ＶｏＬ　２３　Ｎｏ．６　２０１０　下，细菌中ＰＨＢ含量为１％一３％。在碳过量、氮限量的控　・８９７・　３Ｏ％，就能大量、廉价地生产ＰＨＡｓ。但迄今为止，利用转基　因植物生产ＰＨＢ，表达量仍然很低，并且ＰＨＢ的积累对植物　的生长有抑制作用。　３．３活性污泥法　制发酵条件下，ＰＨＢ含量可达细胞干重的７０％～８０％。目　前，用于ＰＨＢ研究和生产用的菌种主要有真养产碱杆菌　（Ａ１ｅｕｔｒｏｐｈｕｓ）、肥大产碱杆菌（Ａｌｌａｔｕｓ）、自养黄杆菌（Ｘａｎ．　ｔｈｏｂａｃｔｅｒ　ａｕｔｏｔｒｏｐｈｔ＇２ｃｕｓ）、巨大芽孢杆菌（Ｂｌｍｅｇ￣ｅＨｕｍ）、棕　色固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｅｔｅｒ　ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）、拜氏固氮菌　目前，国内外对活性污泥生产ＰＨＢ的研究主要集中在　两个方面，其一是采用厌　好氧强化生物除磷工艺，在废　水处理的过程中实现ＰＨＢ的积累。其二是通过动态补料的　（Ａｌｂｅｉｊｅｒｉｎｃｋｉｉ）、极端嗜盐菌（Ｈａｔｏｆ　ｅｒａｘ　ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅｉ）、球形　红杆菌（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ　ｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓ）以及豚鼠气单胞菌（Ａｅｒｏｍａ—　培养方式使活性污泥处于非稳态生长的条件下合成ＰＨＢ。　厌氧／好氧生物除磷工艺可以用于积累ＰＨＢ，其原因在　ｎａ￥ｃａｖｉａｅ）、恶臭假单胞菌（Ｐｌｐｕｔｉｄａ）、扭脱原单胞菌（Ｐｒｏｔｏ—　ｎｌｏｒｔｏ￣ｅｃ２ｔｏｒｇｕｅｎｓ）、睾丸酮丛毛单胞菌（Ｃｏｍｏｒｎｏｒｎａｓ　ｔｅｓｔｏｓｔｅｒ－　ｏｉｎ）、红色红球菌（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ　ｒｕｂｅｒ）等等　Ｊ，其中真养产碱　杆菌（Ａ　ｌｅｕｔｒｏｐｈｕｓ）是研究最多的ＰＨＢ生产菌种。研究还　发现，不同种类的微生物合成ＰＨＢ的条件不同，即使同一菌　株在不同发酵条件下合成的ＰＨＢ的量也不尽相同。如表一　表１国内外用于生产ＰＨＢ的菌株　３．２基因工程法　３．２．１细菌转基因　为进一步提高ＰＨＢ产量，人们开始研究利用生物工程　技术构建遗传工程菌株来发酵生产ＰＨＢ。许多实验室已将　Ａ．ｅｕｔｒｏｐｈｕｓ的ＰＨＢ合成关键基因导人Ｅ　ｃｏｌｉ。Ｅ．ｃｏｌｉ胞内　没有ＰＨＢ降解酶，提供了一种适宜的生理环境，所以可以利　用不同的代谢途径从普通碳源中生产不同组成的ＰＨＢ，这　样就可以生产出摩尔质量较高的ＰＨＢ。来自不同微生物的　涉及到ＰＨＢ合成的许多基因和操纵子已被克隆和鉴定。利　用Ｅｌｃｏｌｉ研究不同ＰＨＢ合成相关基因的模式生物系统，以　及很多不同的基因和代谢途径也相当成功。基因工程菌具　有生长迅速，培养基原料来源广，可利用廉价原料和废弃物　来大量生产ＰＨＢ等突出优点。因而构建新型的高产工程菌　株具有很大的开发潜力。　３．２．２转基因植物　为了降低成本，科学家们在改变细菌遗传结构上下了　许多工夫，Ｓｌａｔｅｒ等　训利用基因工程法将可合成ＰＨＢ的　Ａ．ｅｕｔｒｏｐｈｕｓ菌（产碱杆菌属）的有关酶引入油菜、向日葵等　植物中获得了“转基因植物”，从这些转基因植物的细胞质　或质体中可克隆合成ＰＨＢ。转基因植物生产多聚羟基烷酸　由于不用考虑碳源和发酵设备的投资，避免了细菌合成　ＰＨＢ的分离提纯步骤，使合成成本降低成为可能，因此利用　转基因植物合成聚酯的方法为生物降解材料的研制开辟了　诱人的前景。目前ＰＨＡｓ已在拟南芥、大白菜等作物的叶　片、种子中得到表达，例如向日葵、玉米等油料作物都能累　积大量油脂，如果能以ＰＨＡｓ代替油脂，并达到种子重量的　于厌氧／好氧工艺能驯化出聚磷菌（ＰＡＯｓ），在厌氧阶段　ＰＨＡｓ分解体内聚磷颗粒提供能量吸收挥发性脂肪酸转化　成ＰＨＢ储存在体内，好氧条件下，ＰＨＡｓ利用分解ＰＨＢ获取　能量过量吸收污水中的游离磷酸盐，随后，通过排出剩余污　泥的方式去除污水中的磷，从而达到即除磷又合成ＰＨＢ的　目的。郑裕东¨　等发现厌氧一好氧处理有机污水的活性污　泥中含有大量菌胶团菌，其形成与菌体胞内聚羟基烷酸酯　（ＰＨＡ）的积累有关，提出了有可能利用污水中的有机物和　活性污泥中多种微生物合成ＰＨＡ的观点。随后林东恩　等探索把活性污泥用于生产ＰＨＢ的可能性，研究重点是如　何增加活性污泥内ＰＨＢ的含量。实验结果表明：没有经过　特别驯化的活性污泥，以己酸盐为过量碳源，厌氧条件培　养，ＰＨＢ含量速污泥干重的ｌ１．８５％；好氧条件培养，ＰＨＢ的　产量达污泥于重的１２．９５％；而好氧一厌氧条件培养，ＰＨＢ　的含量达污泥干重的１８．４９％，所得产物经核磁共振谱图分　析证明其主成分为ＰＨＢ。为活性污泥生产ＰＨＢ奠定了一定　的理论基础。此后，管运涛　等用序批式反应器，分析了典　型周期内各参数与ＰＨＢ积累的相关性。结果表明：ＣＯＤ去　除、ＰＨＢ积累、ＴＰ浓度变化符合序批式反应器系统积累　ＰＨＢ的典型模型；ＰＨＢ含量较低活性污泥合成ＰＨＢ的量较　高为污泥干重的４１．８９％。通过聚合酶链式反应与变性梯　度凝胶电泳方法对系统中的活性污泥种群结构进行鉴定，　证明该系统中的优势种群是光合细菌红杆菌属。吴光学　等探讨了ＳＢＲ工艺活性污泥的驯化及积累ＰＨＢ的情况。　实验得到一种有别于如强化生物除磷类厌氧／好氧活性污　泥代谢模式的系统，ＰＨＢ主要是好氧初期得到积累，并在好　氧阶段后期被作为碳源物质降解；并且发现低污泥龄有利　于驯化出积累高ＰＨＢ质量分数的微生物种群；高碳源浓度　能促进和提高活性污泥中ＰＨＢ的积累量。Ｐａｓｈａ　利用生　产牛奶和冰激凌的污水，在连续的小试培养条件下生产　ＰＨＡｓ，在ＰＨＡ含量丰富的菌体中ＰＨＡ占污泥干重的４３％。　Ｓａｔｏｈ　等在厌氧／好氧工艺基础上，提出了微好氧／好氧工　艺条件获得ＰＨＡ，并得到最大ＰＨＢ含量为菌体干重的　６２％。　动态底物投加方式（也称为ｆｅａｓｔ—ｆａｍｉｎｅ机制）操作序　批式反应器（ＳＢＲ）可以选择和富集出具有ＰＨＡ贮存能力的　活性污泥微生物，被认为是一种有发展前景的活性污泥合　成ＰＨＡ的新方法。曲波　等按动态底物投加方式驯化活　・８９８・　黑龙江医药Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ＶｏＬ　２３　Ｎｏ．６　２０１０　［５］　Ｋａｎａｉ　Ｈ，Ｓｕｌｌｉｖａｎ　Ｖ，Ａｕｅｒｂａａｃｈ　Ａ．Ｉｍｐａｃｔ　ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｎｇｉ—　ｎｅｅｆｉｎｇ　ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｔ　ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｏｌｙｍｅｒ，￣ｅｎｅｅ，　１９９４，５３（５）：５２７—５４１．　性污泥，选择和富集出了能够贮存ＰＨＢ的活性污泥，并且在　Ｆ／Ｍ比为４．５　Ｃ—ｍｍｏｌ／Ｃ—ｍｍｏｌ时获得了６４％的最高　ＰＨＢ胞内含量。李金娟　等，采用好氧动态供料法驯化活　性污泥，在缺氧条件下进行（通气量为８０ＩＺｈ，溶解氧为　０ｍｇ／Ｌ）进行ＰＨＢ合成实验，结果表明：在缺氧条件下，活性　污泥中ＰＨＢ含量于ｆｅａｓｔ（底物丰富）阶段末达最高值　４５．４％。ｆｅａｓｔ阶段内乙酸钠消耗９４％，其中５３．４％的乙酸　［６］Ｈｏｎｇ　Ｋ，Ｓｕｎ　Ｓ　Ｑ，Ｃｈｅｎ　Ｇ　Ｑ．Ａｐｐ　ｌ　Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，１９９９，５１　（４）：５２３—５６３．　［７］　王海宾，吕利华，赵良启．多聚羟基丁酸的高压液相色谱法分　析研究［Ｊ］．山西大学学报（自然科学版），２００３，２６（１）：６７—　７Ｏ．　钠被转化为ＰＨＢ，２．７％乙酸钠用于合成污泥活性生物量，　供污泥生长。因此。好氧动态供料法驯化后的活性污泥具　有较强的ＰＨＢ合成能力，生长缓慢。Ｓｉｍｏｎ　等利用造纸　［８］ＢＲＵＣＥＡ，ＲＡＭＳＡＹＣ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆｐｏｌｙ一（一Ｂ—Ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒ－　ｌｃ—Ｃｏ一８一Ｈｇｄｒｏｘｙｖａｌｅｒｌｅ）Ａｃｉｄ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｉｅｒｏｂｉｌｏｌｇｙ，１９９０，（７）：２０９３—２０９８．　废水的活性污泥生产ＰＨＡｓ，动态底物投加方式富集具有　ＰＨＡ贮存能力的活性污泥，然后在批次反应器中积累ＰＨＢ。　ＰＨＡ最大累积量占ＭＬＳＳ的４８％。Ｌ　ｅｍｏｓ＿２　等人通过好氧　动态补料方式驯化出具有稳定贮存能力的活性污泥，并通　过分批补料式投加３次含碳６０ｍｍｏｌ／Ｌ的乙酸盐，ＰＨＢ的细　胞含量高达７８．５％。几乎达到了细菌纯培养条件下合成　ＰＨＢ的水平，为进一步开发活性污泥资源合成ＰＨＢ奠定了　理论基础。　活性污泥法合成ＰＨＢ是生物合成ＰＨＢ的一条新途径，　即处理了污水，利用了剩余污泥，减少了环境污染，又降低　了ＰＨＢ的合成费用。并且此方法合成ＰＨＢ的含量不断上　升。较纯菌种发酵和基因工程法具有更加广阔的前景。　４结束语　从长远发展看，由于ＰＨＢ具有光学活性和压电性、热塑　性、抗辐射性以及重要的的生物可降解解性和组织相容性　等特性，所以无论从环境保护，开发利用可再生资源的角　度，还是合成特殊性能的高分子材料出发，均符合可持续发　展战略的要求，可以预料，随着科技的进步、人们意识的增　强，ＰＨＢ作为新型功能材料和生物结构材料必将拥有越来　越广阔的应用前景。　英国ＩＣＩ公司在２０世纪８Ｏ年代就对生物降解性塑料　中的聚一Ｂ一羟基丁酸作了系统的研究，并于１９９０年推出　商品名为Ｂｉｏｐｏｌ的产品，当时产量已超过１　０００　ｔ／ａ。随着　转基因技术和活性污泥工艺的发展，ＰＨＡｓ的生产成本不断　降低，预计到２０１　１年全球生物可降解塑料的产量可达８８．５　万ｔＬ２　。但要达到聚乙烯（ＰＥ）产品的价格，仍需艰苦的探　索。　参考文献　［１］庄国强，李爱英等．利用ＤＯ—ｓｔａｔ补料分批培养的方法积累　聚一８一羟基丁酸的研究［Ｊ］．环境科学学报，１９９９，１９（１）：６　—１Ｏ．　［２］　许开天，赵树杰．ＰＨＢ在生物医学中的应用研究进展［Ｊ］．应　用与环境生物学报，１９９５，１（１）：８５－９１．　［３］杨宇，徐爱玲，张燕飞等．生物合成材料聚Ｂ一羟基丁酸ＰＨＢ　的研究进展［Ｊ］．生命科学研究，２００６，１０（６）：６Ｏ一６７．　［４］祁红兵，曹国清．聚Ｂ一羟基丁酸酯（ＰＨＢ）的研究及应用前　景［Ｊ］．信阳师范学院学报（自然科学版），２００５，１８（１）：１２１一　】２４．　［９］　刘春，张小凡．ＰＨＢ在生产可降解塑料方面的应用及其微生　物累积的研究进展［Ｊ］．塑料工业．２００５，３３（８）１～３．　［１０］　Ｓｌａｔｅｒ　Ｆ　Ｃ，Ｖｉｏｇｅ　Ｗ　Ｈ，Ｄｅｎｎｉｓ　Ｄ　Ｅ．Ｃｌｏｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｉｎ　ｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｌｃａｑｌｉｇｅｎｅｓ　ｅｕｔｍｐｈｕｓ　Ｈ１６　ｐｏｌｙ—Ｂ—　ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒａｔｅ　ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｐａｔｈｗａｙ［Ｊ］．ＪＢａｃｔｅｆｆｏｌ，１９８８，１７０；　４４３１～４４３６．　［１１］郑裕东，钟青华，马文石，黄炯亮厌氧一好氧驯化活性污泥　生物合成ＰＨＡ的研究［Ｊ］，２００１　１２（２）：４１—４４．　［１２］林东恩，张逸伟，郭世骚，等．活性污泥好氧／厌氧合成聚一３　一羟基丁酸酯［Ｊ］．华南理工大学学报（自然科学版），２００２，　３０（９）：１００—１０４．　［１３］管运涛，王乐等．活性污泥对聚一Ｂ一羟基丁酸酯（ＰＨＢ）积　累能力的影响［Ｊ］．清华大学学报（自然科学版）．２００７，４７　（６）８１４～８１７．　［１４］　吴光学，管运涛．ＳＲＴ及碳源浓度对厌氧／好氧交替运行ＳＢＲ　工艺中ＰＨＢ的影响［Ｊ］．环境科学．２００５，２６（２）：１２６～１３０．　［１５］Ｐａｒｔｈａ　Ｃｈａｋｒａｖａｒｔｙ，Ｖａｓａｎｔ　Ｍｈａｉｓａｌｋａｒ，Ｔａｐａｎ　Ｃｈａｋｒａｂａｒｔ１．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｐｏｌｙ—ｈｙｄｒ０ｘｙａｌｋａｎ０ａｔｅ（ＰＨＡ）ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｐｉｌｏｔ　ｓｃａｌｅ　ｃｏｎ—　ｔｉｎｕｏｕｓ　ｍｏｄｅ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｔｅｃｈ—　ｎｏｌｏｇｙ　２０１０，１０１（８）：２８９６—２８９９．　［１６］Ｓａｔｏｈ　Ｈ，１ｗ　ａｍｏｔｏ　Ｙ，Ｍ　ｉｎｏ　Ｔ，ｅｔ以Ａ　ｅｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅ　ａ８　ａ　ｐｏｓｓｉ—　ｂｌｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｏｆ　ｂｉｄｏｅｇｒａｄａｂｌｅ　Ｐ　ｌａｓｔｉｅ［Ｊ］．Ｗ　ａｔｅｒ　Ｓ　ｃｉ　ａｎｄ　Ｔ　ｅｃｈ，　１９９８，３８（２）：１０３２１０９．　【１７］　曲波，刘俊新，活性污泥合成可生物降解塑料ＰＨＢ的工艺优　化研究［Ｊ］．科学通报．２００８，５３（１３）：１５９８～１６０４．　［１８］李金娟，赵林，谭欣，黄宇，德吉央宗，齐云．缺氧条件下活　性污泥中ＰＨＢ的生物合成［Ｊ］．天津大学学报，２０１０，４２　（１）：５Ｏ～５４．　［１９］　Ｓｉｍｏｎ　Ｂｅｎｇｔｓｓｏｎ，Ｍａｎ　Ｗｅｒｋｅｒ，Ｍａｇｎｕｓ　Ｃｈｆｉｓｔｅｎｓｓｏｎ，Ｔｈｏｍａｓ　Ｗｅｌａｎｄｅｒ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｌｙｈｙｄｒｏｘｙａｌｋａｎｏａｔｅｓ　ｂｙ　ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｓｌｕｄｇｅ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｐａｐｅｒ　ｍｉｌ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌ—　ｏｇｙ，２００８，９９（３）：５０９～５１６．　［２０］Ｓｅｒａｆｉｍ　Ｌ　Ｓ，Ｌｅｍｏｓ　Ｐ　Ｃ，Ｏｌｉｖｅｉｒａ　Ｒ，ｅｔ　ａ１．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｌｙ・　ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒａｔｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｂｙ　ｍｉｘｅｄ　ｃｕｌｔｕｒｅｓ　ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ　ｔｏ　ａｅｒｏ－　ｂｉｃ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｆｅｅｄｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｅ　Ｊ］．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｂｉｏｅｎｇ　ｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，８７（２）：１４５～１６０．　［２１］Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｃａｐａｃｉｔｙ—Ｃｈａｒｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｙｅａｒｓ　２００７—２０１１［Ｊ］：Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｂｉｏｐｌａｓｔｉｃｓ，２００９．　收稿日期：２０１０—１Ｏ—ｌ１