聚羟基链烷酸酯（PHA）已经发展成为一种多功能生物聚合物，本篇文章介绍了PHA的结构性质以及生产方式，探讨了PHA在环保包装材料、医疗、化妆品与抗菌材料、3D打印技术等行业等的广泛的应用前景。通过代谢工程的努力，PHA可以改变延展性、弹性等性质，以满足各种行业的不同需要。

01、PHA作为生物聚合物的优点和局限性

PHA是一种能用糖或植物油等可再生原料进行发酵的塑料，一般以颗粒形式储存在细菌中，在不同领域具有不同的作用。例如，不同单体的PHA聚合物和共聚物可以作为可生物降解、无毒环保的塑料替代品，用于包装、农业等行业。

因为PHA的生物相容性、无毒性和无害分解以及抗菌特性使其可应用到医疗领域，包括药物输送和组织工程。同时PHA还具有植物固氮能力，使其适用于农业领域。

PHA表现出广泛的应用特性使得PHA较源自于纤维素普通生物基材料更具有优势以及适用范围。但是从成本方面来看，PHA生产中涉及的微生物发酵过程比合成塑料的传统化学工艺更昂贵。

02、PHA多样化的结构和性质

不同的微生物产生具有各种分子结构、单体比例和分子量的PHA。根据碳原子的数量，PHA可分为短链长度PHA（Scl PHA）和中链长度PHA（Mcl PHA）。Scl PHA由具有3-5个碳原子的单体组成，Mcl PHA 由具有6至14个碳原子的羟基链烷酸酯单体组成。

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)。

03、PHA的生产

PHA的生产涉及一个多步骤的过程，PHA可以在多种生物体中自然合成，包括Cupriavidus, Ralstonia, Pseudomonas, Halomonas等。使用Bluephagenesis进行PHB的7L发酵试生产。

经过发酵条件，温度、pH值的调节可以大幅增加菌体中的PHA产量。发酵结束时，为了将PHA与细胞蛋白、脂质和核酸分离并释放PHA颗粒，需要破碎细胞并使用机械或化学方法提取破碎的细胞团。

最后将PHA加工成颗粒，片材，薄膜或线，加工成颗粒和粉末形式的PHA。

PHA在包装行业的应用范围已扩大到包括包装薄膜、购物袋、盖子和桶等容器。PHA还可用于纸杯的可回收。PHA在食品工业中也有多种应用，例如乳制品包装中的涂层和薄膜，咖啡和茶包装以及其他干粮包装。

此外，PHA还可用于如美容行业的类乳胶、热敏胶和智能凝胶，例如无纺布PHA基质可用于去除面部油脂。

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