生物可降解塑料的生产与应用课件

1、7生物可降解塑料的生产与应用2022/7/28生物可降解塑料的生产与应用第一节 聚-羟基烷酸 普通塑料是以合成树脂为主的化学合成材料。 难降解性 各国反应：限制使用某些塑料制品。由此，可降解塑料就成为研究的热点。 生物可降解塑料的生产与应用生物可降解塑料的生产与应用从中长期发展来看，可从源头解决“白色污染”问题的可生物降解塑料，将会越来越受到重视。生物可降解塑料的生产与应用与传统的化学合成高分子材料相比，采用生物，特别是微生物合成的高聚物具有的特点如下： 工艺方法简单； 几乎无环境污染； 产品具有生物可降解性和生物相容性； 可进行结构调控。生物可降解塑料的生产与应用在众多生物可降解材料中，采用

2、生物发酵法生产的聚-羟基烷酸 （PHAs）是应用环境生物学方面的一个研究热点。其中，聚-羟基丁酸（PHB）及3-羟基丁酸（3-HB）与3-羟基戊酸（3-HV）的共聚物（PHBV）是研究和应用最广泛的两种多聚体。 生物可降解塑料的生产与应用一、PHAs的结构、物理化学性质和应用 PHAs碳源和能源的贮存物。R为取代基：当R=甲基时，单体为-羟基丁酸（HB）；当R=乙基时，单体为-羟基戊酸（HB）；生物可降解塑料的生产与应用所有的组成单位仅以R构型存在；多聚物的物理化学性质和机械性能（韧性、脆性、熔点等等）与单体的组成有极大的关系。 PHBV中-羟基戊酸组分的增加可使熔点从180降低至75 ；生物

3、可降解塑料的生产与应用PHB的性质与聚丙烯（PP）很相似，它的工业化应用主要存在两个缺点： 熔化稳定性较差 熔点175 ，分解温度200 解决办法：加入3-HV前体合成PHBV或 与其他共聚物混合。 易发脆 解决办法：淬火处理生物可降解塑料的生产与应用二、PHAs的生物合成（一）主要微生物 能产生PHAs的微生物很多，包括光能和化能自养及异养菌。 研究较多的有：产检杆菌属、固氮菌属、甲基营养菌、红螺菌属等。它们能分别利用不同的碳源产生不同的PHAs。生物可降解塑料的生产与应用作为生产PHAs的商业用途菌株，应该具备： 可利用廉价碳源 生长速度快 对底物转化率高 胞内聚合物含量高 聚合物分子量大

4、 生物可降解塑料的生产与应用 固氮菌和甲基营养菌废蜜糖和甲醇原料前者PHB产量低，后者PHB分子量小被淘汰。 研究较多的：真养产碱杆菌&基因重组的大肠杆菌。 提高对多种原料的利用能力和转化率、提高聚合物胞内含量以及改变细胞特性以利于提取等。生物可降解塑料的生产与应用生物可降解塑料的生产与应用（二）合成途径及关键酶 合成原因： 碳源过量，其他某种营养成分（N、P、K、Mg、O或S）不足时，PHAs大量贮存。 合成途径： 以合成PHB为例 可分为三步合成途径和五步合成途径生物可降解塑料的生产与应用三步合成途径第一步： -酮硫裂解酶催化乙酰CoA生成乙酰乙酰CoA；第二步： 乙酰乙酰CoA被还原成D-(-)-3-羟基丁酰CoA；第三步：PHB聚合酶催化合成PHB生物可降解塑料的生产与应用五步合成途径 乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA还原酶 L（+）-3-羟丁酰CoA 烯酰基CoA水合酶 丁烯酰CoA 烯酰基CoA水合酶 D（-）-3-羟丁酰CoA生物可降解塑料的生产与应用三、PHAs的生产工艺 PHAs只在细胞内积累，要实现其最大生产，必须做到： 尽可能提高细胞密度 保证高的胞内积累量 缩短发酵周期以提高生产强度 两阶段控制： 第一阶段：菌体生长； 第二阶段：多聚物形成。生物可降解塑料的生产与应用 目前，在PHAs发酵中应用最多的是流加培