聚羟基脂肪酸酯生态产业链 生产与应用技术指南PDF电子书下载

第1章 聚羟基脂肪酸酯概述 1

1.1聚羟基脂肪酸酯的结构及研究历史 2

1.2 PHA的生理功能 6

1.3 PHA的单体组成和分类 7

1.4 PHA的材料学性质 8

1.5 PHA的应用 10

1.5.1环境友好的包装材料以及用于制造热敏胶、水溶胶和纤维 11

1.5.2生物可降解和生物相容性医用植入材料 11

1.5.3可控药物缓释载体 12

1.5.4寡聚物作为酮体供体的营养添加剂 12

1.5.5手性单体作为药物或手性合成的中间体 13

1.5.6 PHA膜蛋白用于某些微量蛋白的分离 13

1.5.7 PHA合成基因用于调节微生物的新陈代谢和用于提高微生物在逆境下的生存能力 14

1.5.8把各种营养物质转化为脂肪酸聚酯作为生物能源（生物柴油） 14

1.6我国研究和开发PHA的基础 15

1.7如何建立一个以PHA为基础的产业链 18

参考文献 19

第2章PHA的生物合成系统 22

2.1 PHA的生物合成途径 22

2.1.1 PHA生物合成的三条主要途径 22

2.1.2其他PHA生物合成途径 25

2.1.3重组菌的PHA生物合成途径 26

2.2 PHA生物合成相关基因的组织形式 27

2.3 PHA聚合酶——PHA生物合成的关键酶 28

2.3.1 PHA聚合酶基因的克隆方案 29

2.3.2 PHA聚合酶的分类 31

2.3.3 PHA聚合酶编码基因在基因组中的排列方式 35

2.3.4 PHA聚合酶的结构特征 37

2.3.5 PHA聚合酶的丝状模型和拓扑结构 37

2.3.6对PHA聚合酶催化机制的推测 42

2.4 PHA颗粒和PHA颗粒结合蛋白 43

2.4.1概述 43

2.4.2 PHA颗粒的结构 44

2.4.3 Phasins——PHA颗粒结合蛋白 45

2.4.4 PhaR——阻遏蛋白 46

2.4.5 PhaR和PhaP在大肠杆菌中的异源表达 48

2.4.6 PHA颗粒形成的计算机模拟 48

2.4.7中长链PHA积累菌中的PHA颗粒结合蛋白 51

2.4.8 PHA颗粒与纳米材料 56

2.4.9 PHA颗粒的研究进展 57

2.5 PHA颗粒和PHA颗粒结合蛋白在蛋白纯化中的应用 57

参考文献 59

第3章 常见PHA的微生物发酵生产和提取 65

3.1短链PHA的发酵生产 65

3.1.1利用罗氏真养菌生产聚R－3－羟基丁酸酯 67

3.1.2利用罗氏真养菌生产R－3－羟基丁酸和R－3－羟基戊酸共聚酯 69

3.1.3利用广泛产碱菌生产聚R－3－羟基丁酸酯 70

3.1.4利用重组大肠杆菌生产聚R－3－羟基丁酸酯 72

3.1.5新型短链PHA的合成 73

3.2中长链PHA的发酵生产 76

3.2.1利用嗜油假单胞菌生产中长链PHA 76

3.2.2利用恶臭假单胞菌生产中长链PHA 77

3.3短链和中长链PHA共聚酯的发酵生产 77

3.3.1利用野生菌生产短链和中长链PHA共聚酯 77

3.3.2利用基因工程菌生产短链和中长链PHA共聚酯 80

3.4 PHA的提取纯化工艺 92

3.4.1有机溶剂提取法 93

3.4.2氯仿法 93

3.4.3次氯酸盐法 94

3.4.4氯仿和次氯酸盐法 94

3.4.5次氯酸盐－表面活性剂法 95

3.4.6碱法 96

3.4.7机械破碎法 96

3.4.8酶法 96

3.4.9乙酸乙酯法 97

3.4.10异戊醇法 97

3.4.11与PHA单体结构相似的酯类有机溶剂法 97

3.5研究现状和前景展望 98

3.6相关专利 101

参考文献 101

第4章 非常见PHA的合成 108

4.1非常见PHA的概述 108

4.2带非常见侧链结构PHA的生产和应用 109

4.2.1具有高含量长烷基侧链单体的MCL PHA的研究 109

4.2.2具有功能性侧链基团的MCL PHA的研究 111

4.3带新型主链结构PHA的生产和应用 123

4.3.1主链带硫酯键的PHA 123

4.3.2主链带支化烷基的PHA 125

4.3.3主链PEG化的PHA 126

参考文献 127

第5章 代谢工程在PHA生产上的应用 133

5.1代谢工程应用于PHA生产的概述 133

5.2 PHA生产中常用的代谢工程手段 134

5.2.1外源底物操纵 134

5.2.2添加抑制剂 134

5.2.3重组基因表达 135

5.2.4调节基因剂量 139

5.2.5引入异源前体供应途径 139

5.2.6选择不同来源的基因 142

5.2.7创建新的代谢途径 143

5.2.8操控宿主基因组 143

5.2.9 PHA生物合成酶的蛋白质工程 145

5.3大肠杆菌合成PHA的代谢工程 147

5.3.1大肠杆菌合成短链PHA的代谢工程 147

5.3.2大肠杆菌合成中长链PHA的代谢工程 148

5.4罗氏真养菌和假单胞菌合成PHA的代谢工程 150

参考文献 151

第6章PHA的其他生产方式 156

6.1利用活性污泥生产PHA 156

6.1.1利用活性污泥生产PHA的概述 156

6.1.2由EBPR活性污泥处理过程生产PHA 156

6.1.3活性污泥中积累PHA的微生物研究 157

6.1.4活性污泥积累PHA的基因研究 158

6.1.5活性污泥生产PHA的研究展望 158

6.2利用转基因植物生产PHA 159

6.2.1利用转基因植物生产PHA的概述 159

6.2.2在拟南芥中合成PHB 160

6.2.3在植物中合成PHBV 161

6.2.4在植物中合成中长链PHA 163

6.2.5转基因植物生产PHA的研究展望 164

参考文献 165

第7章PHA的产业化 168

7.1 PHA的产业化概述 168

7.2从石油塑料到生物可降解塑料 173

7.2.1石油塑料的由来 173

7.2.2常见石油塑料的性质 174

7.2.3环境隐患促发对生物可降解塑料的开发 174

7.3常见生物可降解塑料的性质及生产历史 175

7.3.1聚乳酸的性质 175

7.3.2第一代商业化PHA材料PHB的推出 176

7.3.3第二代商业化PHA材料PHBV的开发与生产 179

7.3.4第三代商业化PHA材料PHBHHx的开发与生产 180

7.3.5第四代商业化PHA材料的研究进展及瓶颈 181

7.3.6我国 PHA生产的历史和现状 183

7.4世界主要PHA生产企业 184

7.4.1 Metabolix公司 184

7.4.2 Tepha公司 186

7.4.3宝洁公司（P&G）和Kaneka公司 188

7.4.4 BASF公司 188

7.4.5 ADM公司 188

7.4.6 ICI公司 189

7.4.7 Zeneca公司 189

7.4.8 Monsanto公司 189

7.4.9 Biocycle公司 190

7.5我国PHA研究生产情况 190

7.5.1汕头市联亿生物工程有限公司 191

7.5.2宁波天安生物材料有限公司 191

7.5.3江苏南天集团 193

7.5.4深圳市奥贝尔科技有限公司 195

7.5.5其他国内PHA公司 198

7.6 PHA的科学研究前景 199

7.6.1短链PHA发酵生产的前景和展望 199

7.6.2中长链PHA发酵生产的前景和展望 199

7.6.3短链－中长链共聚的PHA发酵和生物合成的前景和展望 200

参考文献 201

第8章PHA的理化性质 203

8.1概述 203

8.2 PHA的分子结构 204

8.2.1 PHA的分类与特性 204

8.2.2 PHA分子结构的测定方法 205

8.2.3 PHA结构单元组成的测定 205

8.2.4 PHA结构单元序列分布的测定 207

8.3 PHA分子量及分子量分布的测定 208

8.4 PHA的结晶性质 209

8.4.1 PHA的晶体结构 209

8.4.2 PHA均聚物的单晶结构 210

8.4.3 PHA共聚物的单晶结构 212

8.4.4 PHA的球晶结构 214

8.4.5 PHA环带球晶中的片晶形态 216

8.4.6 PHA环带球晶中片晶生长的动态过程 221

8.5 PHA的结晶动力学 228

8.6 PHA结晶过程中链段的构象变化 232

8.7 PHB脆性的原因 239

8.8第二组分对PHA结晶行为的影响 241

8.8.1成核剂 241

8.8.2增塑剂 243

8.8.3溶剂 247

8.8.4第二组分聚合物对PHA结晶行为的影响 252

8.9 PHA的物理性能 259

8.9.1 PHA的热性能 259

8.9.2 PHA的加工性能 262

8.9.3 PHA热塑性加工的特点 263

8.9.4 PHA的黏度和加工稳定性 264

8.9.5 PHA的热塑性加工方法和应用 265

8.9.6 PHA的机械性能 267

8.9.7 PHA的光电性能 270

8.10 PHA的化学性质 271

8.10.1 PHA的降解行为 271

8.10.2 PHA的化学改性 279

8.11总结和展望 281

参考文献 281

第9章 手性羟基脂肪酸的生产和应用 296

9.1手性羟基脂肪酸的概述 296

9.2手性羟基脂肪酸的主要生产方法 297

9.2.1化学方法直接合成手性羟基脂肪酸 297

9.2.2化学方法降解聚羟基脂肪酸酯 297

9.2.3生物酶法降解聚羟基脂肪酸酯 298

9.2.4生物转化法生产手性羟基脂肪酸 302

9.2.5利用基因工程菌直接生物合成手性羟基脂肪酸 302

9.3手性羟基脂肪酸单体及寡聚体的主要应用 305

9.3.1手性羟基脂肪酸作为昂贵化合物合成的手性起始原料 305

9.3.2利用手性羟基脂肪酸合成内酯、环状低聚物、树状及手性线状聚合物 305

9.3.3手性羟基脂肪酸的生理作用 306

9.3.4手性羟基脂肪酸的潜在药用价值 307

9.4前景和展望 308

参考文献 308

第10章 PHA合成基因作为生物代谢调控以及提高生物抗逆性的工具 313

10.1 PHA的合成对微生物生理状况的影响 313

10.2 PHA的合成调节了生物的代谢流 314

10.3 PHA的合成提高了微生物的抗逆性 316

10.4 PHA合成基因在工业微生物中的应用 318

10.4.1 PHA的合成提高了兽疫链球菌生产透明质酸的能力 319

10.4.2 PHA的合成对谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸和谷氨酰胺的影响 320

10.4.3 PHA的合成对移动单胞菌生产酒精的影响 322

10.4.4 PHA的合成对毕氏酵母合成外源蛋白的影响 322

参考文献 323

第11章 PHA的市场应用情况和用途 326

11.1 PHA在塑料工业中的应用 326

11.2 PHA作为生物可降解塑料 327

11.2.1生物可降解塑料的定义 327

11.2.2生物可降解塑料的分类 327

11.2.3 PHA的性质及应用 328

11.2.4 PHA用于塑料包装业的可能性 330

11.2.5 PHA类产品用于食品包装业的可能性 332

11.2.6 PHA类产品用于塑料业的经济性评价 333

11.2.7国内外生物可降解塑料的发展情况 333

11.3 PHA在生物医疗方面的初步应用 335

11.3.1 PHB在生物医疗方面的初步应用 336

11.3.2 PHBV在生物医疗方面的应用 337

11.3.3 PHBHHx在生物医疗方面的应用 338

11.3.4 PHO和P4 HB在生物医疗方面的应用 345

11.4 PHA的改性 346

11.4.1对PHA降解性能的改性 347

11.4.2对PHA表面性能的改性 351

11.4.3对PHA机械性能的改性 354

11.5 PHA在其他领域的应用 356

参考文献 358