古话说得好,温故而知新,小编今天带大家再共同了解一下生物基生物降解材料聚羟基烷酸酯(PHA)。



生物基生物降解材料聚羟基烷酸酯(PHA)的介绍

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PHA概述

生物基生物降解材料聚羟基烷酸酯(PHA)的介绍


基本介绍


聚羟基烷酸酯( polyhydroxyalkanoates 简称PHA) ,PHA是由微生物通过各种碳源发酵而合成的不同结构的脂肪族共聚聚酯,其基本结构如下图。
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PHA具有不同的单体结构,因此种类繁多。既有由短链单体组成的PHA,也有由中长链单体组成的PHA,还有由不同种类单体组成的共聚物。其中最常见的有聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)及PHB和PHV的共聚物(PHBV)。由于 PHA单体种类繁多,彼此之间链长差别很大,造成不同 PHA的材料学性质也大不相同(如下图)。
          生物基生物降解材料聚羟基烷酸酯(PHA)的介绍不同种类PHA和通用塑料的物理性能对比


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PHA的发展史


PHA的研究,从1925年被一个叫Lemoigne的法国人发现而开始,他首次在巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)中发现了一种后来被命名为聚3-羟基丁酸(缩写为PHB,为PHA家族中的一员)的天然高分子。
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PHB是PHA家族中拥有“最”头衔最多的成员,如最早被发现(1926年被发现)、结构最简单、最常见(大部分天然的PHA都含有PHB的成分)等等。


1958年williamson用微生物巨大芽孢杆菌,通过葡萄糖发酵,高效合成了聚-β-羟基丁酸酯。


1980年英国帝国化学公司(ICI)(后改为Zeneca)公司从戊酮和葡萄糖出发,用微生物产碱杆菌发酵合成了以β-羟基丁酯和β-羟基戊酯为聚合单元的共聚物—聚(β-羟基丁酯/β-羟基戊酯)共聚物[P(β-HB-co-β-HV),P(3-HB-co-3-HV)]。
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国内对PHA 的研究开始较早,并得到了科技部重大科技项目以及国家自然基金委、国家发改委等的研究支持,经过多年的投入,技术已处于世界领先水平,曾利用现代基因工程技术,在世界上首次实现了基因工程菌生产聚β‑羟基丁酸(PHB)和3‑羟 基丁酸与3‑羟基己酸的共聚酯(PHBHHx)。

 

生物基生物降解材料聚羟基烷酸酯(PHA)的介绍


PHA的生物合成路线


微生物代谢的多样性决定了合成PHA的路线也不尽相同,基质的变化也会使其合成路线出现差异,下图为一些微生物利用不同基质合成PHA的主要途径。
           生物基生物降解材料聚羟基烷酸酯(PHA)的介绍在不同微生物中从不同基质合成PHA的主要途径


①真养产碱杆菌及多数细菌从糖合成PHB;
②深红红螺菌从糖合成PHB;
③食油假单胞菌等从中链烷、醇及酸合成PHAs;
④一株产碱杆菌从长链偶碳数脂肪酸合成PHB;
⑤铜绿假单胞菌等从糖质碳源(如葡萄糖酸)合成PHA;
⑥真养产碱杆菌等利用糖+丙酸合成PHBV


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PHA的降解机理


PHA的降解机理可以间接地指明产品的应用方向和最终处理方法,下面以PHB为例简述其降解机理,PHB的降解分为两种,一种是胞内分解,一种是胞外分解。


①胞内分解


PHB在细胞内的分解是一个以营养条件为变化依据的循环过程,当营养失衡又有碳源存在时,细胞就会大量积累PHB,而当营养重新平衡时, PHB又会被分解,PHB的代谢途径如下图所示。
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PHB分子链的分解是从外端即羟基端开始的,在PHB代谢中,最关键的酶是3-酮硫酯酶,它是一个双向调控酶,既参与合成有参与分解。


②胞外分解


PHB的水解(不排除其植入人体后诱导其产生物分解酶酶解的可能性)对其作为生物医用材料的应用(如手术缝线、骨针、骨板、药物缓释载体等)非常重要。


与聚乳酸的水解完全不同, PHBV的水解是从表面开始逐渐往内进入,而聚乳酸却是内外同时水解。


PHB在环境中的分解主要为酶分解。通常情况下, PHB出现在环境中后,经过一定的迟滞期,微生物生成的PHB解聚酶会逐渐增多,活力升高,分解速率也会明显加快。



PHB在不同环境条件下的生物分解


环境条件


1mm厚膜消失所需时间/周


分解速度/(μm/周)


50μm厚膜消失所需时间/周


分解速度/(μm/周)

厌气活性污泥

6

170

0.5

100

口堆积物

40

25

5

10

土壤(25℃)

75

13

10

5

水(℃)

350

2.5

50

1

好气活性污泥

60

17

7

7

 

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PHA性能与应用

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PHA的性能


作为一种天然的高分子材料,PHA当然具有常见高分子的基本特征,如热可塑性或可热加工性。同时,PHA还具有一些特殊的材料学特征,如:非线性光学活性、压电性、气体阻隔性等,其基本性能与聚丙烯相似。


最重要的是,PHA作为一种生物材料,还具有非常重要的两大属性:


(1)良好的生物可降解性
(2)良好的生物相容性

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PHA的应用


正因为PHA有千奇百怪的支链,所以这一家族也汇集了众多的优良性能,其潜在的应用领域也是五花八门。目前已知的PHA可用于医疗、药物、化妆品等高附加值领域,也在环保包装材料、喷涂材料、衣料服装、器具类材料、电子通信、快速消费品、农业产品、自动化产品、化学介质等领域有广泛的应用前景。
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随着PHA多样性的日益拓宽, PHA的应用领域也必然越来越广。然而PHA的大规模产业化和商业化一直受到生产成本的制约,特别是新型PHA的生产成本大大高于传统PHA,在一定程度上限制了对其应用研究的开展。


通过合成与系统生物学、蓝水生物技术等手段整合各种PHA的合成,实现一种底盘菌、多个代谢途径、按需合成某一种的PHA低成本生产平台,最终将有可能降低所有种类PHA的生产成本,从而促进不同类型PHA应用于不同领域。
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文章参考资料:
生物工程学报,聚羟基脂肪酸酯的应用展望,车雪梅, 司徒卫, 余柳松, 等
生物分解塑料与生物基塑料(第二版),翁云宣、付烨等
漫谈PHA(1)“小小”的出身,大大的前途,北华扬天







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暂定议题(包括但不限于):


序号

暂定议题

演讲单位

1

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广东省科学院生物工程研究所 谢东 主任

2

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SGS

3

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汕头大洋兴福/浙江铸信/浙江松山

圆桌讨论

禁塑背景下,未来降解塑料的发展趋势,当下原料紧张对行业的影响金发(待定)、光华伟业、绿自然



2

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会议议程:

2021年4月11日:14:00-18:00签到
2021年4月12日:7:30-9:00签到;8:50-18:00会议;18:00-19:30晚宴

3

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目前已报名名单:


姓名

公司名称

职位

龙**

安庆市康明纳包装有限公司

董事长

李**

安庆市康明纳包装有限公司

副总

许**

成都新盈溢包装材料有限公司

总经理

杨**

科思裕(浙江)包装有限公司

经理

周**

深圳市鸿翔包装有限公司

经理

蓝**

深圳市绿自然生物降解科技有限公司

总经理

赵**

深圳市万得福包装材料有限公司

总经理

刘**

深圳市裕同包装科技股份有限公司

副总裁

裴**

深圳万达杰环保新材料股份有限公司

总工程师

杨**

双汇天润彩印包装有限公司

化工包装事业部 研发员

焦**

双汇天润彩印包装有限公司

技术员

林**

无锡中央化学有限公司

采购总监 技术总监助理 董事总经理

汪**

浙江随身袋物联科技有限公司

董事长

钟**

安吉颐达纺织科技有限公司

经理

李**

蚌埠金汇丰食品有限公司

总经理

李**

东莞市嘉升吸塑制品有限公司

总经理

王**

福建淼天汇食品有限公司

总经理

叶**

广州卓尔博科技有限公司

总经理

马**

乐凯胶片股份有限公司

高级工程师

张**

武汉协卓联合贸易有限公司

采购经理

刘**

正泰电气股份有限公司

销售副总监

刘**

中船重工鹏力塑造科技有限公司

材料主管

包**

淮安台丰塑胶有限公司

注塑厂长

钟**

淮安台丰塑胶有限公司

采购经理

邵**

江阴市科励塑料制品有限公司

总经理

何**

安徽丰原乳酸聚酯材料有限公司

副总经理

孙**

安徽丰原生物化学股份有限公司

资深项目经理

李**

东莞全球环保科技有限公司

销售总监

汪**

深圳市广信达环保材料有限公司

总经理

林**

浙江海正生物材料股份有限公司

研发工程师

周**

浙江聚威新材料有限公司

总经理

杨**

深圳光华伟业股份有限公司

董事长

林**

深圳光华伟业股份有限公司

华南区域经理

高**

深圳市虹彩新材料科技有限公司

销售

姚**

宁波冬承新能源材料有限公司

总经理

陈**

汕头市绿友环保材料有限公司

总经理

郝**

上海汇化实业有限公司

市场总监

钟**

万华化学集团股份有限公司

生产运营经理

师**

运城市南华塑胶制品有限公司

经理

王**

运城市南华塑胶制品有限公司

总工

张**

晋江凯基高分子材料有限公司

总经理

秘**

沧州金宏塑胶制品有限公司

总经理

刘**

沧州金宏塑胶制品有限公司

销售经理

倪**

成都市金鑫辉塑料有限公司

经理

王**

东莞柯彩塑胶颜料有限公司

经理

王**

东莞柯彩塑胶颜料有限公司

总经理

郭**

河南新郑市永峰母料厂

经理

王**

河南新郑市永峰母料厂

经理

杨**

辽宁精华新材料股份有限公司

副总经理

潘**

平阳县领鑫塑料制品有限公司

总经理

吴**

平阳县领鑫塑料制品有限公司

董事长

雷**

汕头市雷氏塑化科技有限公司

总经理

段**

深圳市子顺芸安智慧管理有限公司

总经理

谢**

苏州宝丽迪材料科技股份有限公司

工程师

徐**

苏州宝丽迪材料科技股份有限公司

副总工程师

阚**

大连博菲特新材料技术有限公司

经理

李**

大连博菲特新材料技术有限公司

董事长

叶**

东莞市琳达橡胶科技有限公司

董事长

卢**

福建新迪新材料科技有限公司

总裁

谢**

广东省科学院生物工程研究所

主任

杨**

湖北三羊塑料制品有限公司

总经理

赵**

江苏恒润供应链管理有限公司

销售

王**

辽宁艾海滑石有限公司

销售部部长

吴**

辽宁艾海滑石有限公司

研发部经理

王**

辽宁艾海滑石有限公司

区域销售经理

李**

内蒙古金科发新材料科技有限公司

总经理

陈**

浦江羽洋塑胶有限公司

总经理

陶**

青岛蓝湾烯碳材料科技有限责任公司

总经理

王**

山东淄博创启化工科技有限公司

董事长

杜**

山西富淇科技有限公司

业务经理

詹**

深圳岭翔

经理

汤**

深圳赛卓塑业有限公司

总经理

孙**

深圳市恒富利实业有限公司

总经理

丁**

深圳市信谷新材料实业有限公司

副总经理

蒋**

苏州复丝络科新材料有限公司

研发工程师

刘**

武汉国元新材料电子商务有限公司

产品经理

季**

浙江华一新材料科技有限公司

总经理

郭**

中化国际(控股)股份有限公司

战略业务经理

邓**

重庆中膜复合材料有限公司

总助

王**

运城市南华塑胶制品有限公司

副经理

朱**

江苏集萃先进高分子材料研究所有限公司

层状复合项目总监

张**

立达超微科技(安徽青阳)有限公司

副总

夏**

深圳市中塑王塑胶制品有限公司

总经理

黄**

塑清(天津)橡塑制品有限公司

总经理

于**

营口锦通新材料科技有限公司

总经理

高**

营口锦通新材料科技有限公司

经理

蔡**

上海吉得化学有限公司

销售经理

李**

江苏汇恩贸易有限公司

经理

陈**

浙江恒耀新材料有限公司

总经理

高**

安丹达工业技术(上海)有限公司

高级产品研发工程师

陈**

东莞聚力创

技术经理

李**

上海天洋热熔粘接材料股份有限公司

首席运营官

陈**

上海天洋热熔粘接材料股份有限公司

副总经理

郑**

上海天洋热熔粘接材料股份有限公司

研究所所长

徐**

东莞澳达环保新材料有限公司

经理

徐**

广州孜阳化工有限公司

经理

吕**

青岛琳可工贸有限公司

经理

蔡**

青岛琳可工贸有限公司

经理

侯**

青岛琳可工贸有限公司

经理

廖**

广州市本奇新材料有限公司

特殊改性发泡剂专家

赵**

龙甲(上海)实业有限公司

经理

郑**

钟化贸易(上海)有限公司

经理助理

王**

科碧恩贸易(上海)有限公司

高级工程师

凡**

浙江铸信机械有限公司

总经理

孙**

江苏艾斯曼机械有限公司

项目经理

陆**

金纬机械

经理

袁**

南京德腾机械有限公司

副总经理

凌**

南京迈欧机械制造有限公司

总经理

傅**

宁波华美达机械制造有限公司

经理

闫**

山东通佳机械有限公司

销售经理

何**

上海金纬机械制造有限公司

董事长

刘**

上海克劳斯玛菲机械有限公司

销售经理

刘**

浙江宇丰机械有限公司

销售员 

刘**

浙江宇丰机械有限公司

销售员

严**

浙江宇丰机械有限公司

销售经理

杨**

台州屹豪模具有限公司

销售

英**

常州传力称重科技有限公司

总经理

李**

常州传力称重科技有限公司

销售副总

谢**

常州传力称重科技有限公司

销售经理

项**

合肥浩普智能装备科技有限公司

营销总监

辛**

青岛软控机电工程有限公司

销售总监

刘**

维博尔振动技术(上海)有限公司

技术部经理

徐**

维博尔振动技术(上海)有限公司

项目工程师

夏**

维博尔振动技术(上海)有限公司

总经理

邓**

维博尔振动技术(上海)有限公司

设计经理

杨**

张家港市鸿运机械制造有限公司

总经理

赖**

广东中科英海科技有限公司

副总经理

林**

广东中科英海科技有限公司

业务经理

邓**

海默生测量设备(昆山)有限公司

工程师

周**

无锡华辰机电工业有限公司

经理

邓**

无锡华辰机电工业有限公司

总经理

宋**

无锡南方声学工程有限公司

销售助理

卢**

无锡南方声学工程有限公司

总经理

雷**

广东工业大学

副院长

蔡**

广州市微生物研究所有限公司

业务主管

杨**

四川大学

教授

刘**

长春应化所

博士

梁**

SGS

市场部



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报名方式:

报名方式一:请加微信并发名片报名;

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艾果儿:18312560351(微信同电话号码),

邮箱:ruanjiaqi@aibang360.com;

周小姐:18320865613 ;

注意:每位参会者均需要提供信息;


报名方式二:扫码报名

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参会费用:


参会人数

1~2个人单价

3个人及以上单价

2021年3月10日前付款

2400 元/人

2200 元/人

2021年4月10日前付款

2500 元/人

2400 元/人

现场付款  

2800 元/人

2500 元/人


备注:费用包括会议门票、全套会议资料、午餐、茶歇等,但不包括住宿;具体赞助产品组合价位请来电详谈。

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作者 czy