当前世界环境

介绍

塑料的制造需要多种量的石油;有害地影响环境（Bubacz和Goldsbery，2014）。术语“生物材料”包括由不同环境条件下的生物合成的化学不相关的产品，Luengo等, 2003)。多羟基烷烃（PHA）线性结构通过多样化的重复酯键单元，其中聚羟丁酯单元制备的聚3-羟基丁酸（PHB）（Shakeri等.， 2011)是最常见的(辛格和帕玛尔，2011)。聚羧酸积累水不溶性(Shakeri等。，2011）碳储存细胞内聚合物（唱歌和Parmar，2011），无渗透压效应（ksekdau等, 2003)。

天然产生的多种原核微生物，包括古菌和细菌(Shakeri等无论是革兰氏阳性还是革兰氏阴性(埃尔赛义德等.， 2013)和一些光养蓝藻(McQualter .， 2013)等。，2014;Schlebusch.等, 2013)。它们在许多化学和物理性质上类似于合成聚合物(Bagheriasl等。，2012;Mullaney和Rehm，2010）已生产用于散装商品塑料，钓鱼线和医疗用途（Lu等。，2009），如药学和药物递送系统（Shakeri等,2011)。PHA也吸引了很多关注，可以从生物可再生资源生产的可生物降解的聚合物（Lu等, 2009)。

PHA综合途径

我们对博士生生产的了解Ralstonia eutropha（乔等。，2007）也被称为Cupriavidus Necator.，Wautersia Eutropha.,Alcaligenes Eutrophus.(Kocharin, 2012)。建立PHB生物合成途径需要一个由三种酶组成的单链翻译融合蛋白(Mullaney and Rehm, 2010)。phbCAB操纵子(Jo等．2007年）作为Phbcab Gen Cluster（Peralta-Gil等．2002)。这些酶分别是PHA合成酶、依赖于nadph的乙酰乙酰辅酶a还原酶和β-酮硫醚酶，由phbC、phbA和phbB基因编码(Ojume和Solomon 2003)。Peralta-Gil等．(2002)报道,固氮菌vinelandii的phbR位于上游的转录活化剂基因phbBAC,归属感AraC激活剂家族(Peralta-Gil等。，2002）。PHA合成可以总结在图1中显示的八个途径中。1。

图1：PHA途径的生物合成（Chen，2010）。 点击此处查看数字

表达PHB合成是在β-酮溶酶活性水平的转录后转录，其催化PHB合成的第一步（Peralta-Gil等。，2002）。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶是NADP⁺再生酶作为乙酰乙酰-CoA还原酶的酰基胰酶，其中三种关键酶中的一种，参与PHB的生物合成（Yamane，1992）。CoA通过将乙酰辅酶A进料到三羧酸循环中来抑制弛豫氧条件下的β-酮溶酶活性。在氧气限制和碳过量条件下，NAD（P）H水平增加，抑制柠檬酸合酶和异柠檬酸脱氢酶。通过抑制这两种酶，克服β-酮酸酶的抑制并允许合成pHB进行β-酮溶酶进行抑制并允许合成PHB进行（Peralta-Gil等．2002)。

许多基因直接或间接地参与PHA合成的各种酶。表1总结了途径，缩写和涉及的酶在PHA合成中。

表1:PHAs的合成途径(Chen, 2010)。

讨论

生物塑料是石油化工合成塑料的替代替代品(伊斯梅尔)等。，2010），用于开发控释药物递送载体的首选候选者，也可用于生物医学植入物和生物燃料（Elsayed，2013）。主要是缺乏石油的稀缺，生物塑料越来越突出，基于石油的商品的成本增加，以及垃圾填埋场中不可生物降解塑料的倾销而日益增长的环境问题（陈，2014）。

与使用特定的金属催化剂生产聚合物相比，细胞生产多环芳烃可能更“绿色”。将特定单体生物合成到PHA聚合物中取决于许多因素，包括微生物生长的碳源类型(Lu等, 2009)。培养条件对PHA的产生有主要影响，单个属的不同物种在暴露于相同的培养条件下甚至没有相同的生理反应(Shakeri等,2011)。

当碳源在过量的数量或生长条件下，通过其他营养因素（Shakeri等．2011）。PHA提取在许多微生物的研究中研究，包括固氮菌spp。(Khanafari等.， 2006)，乳酸菌(Ksekdau等, 2003),芽孢杆菌(Chaijamrus and Udpuay, 2008)，RalstoniaSPP。（Shakeri Er Al。，2011），azomonas.sp。(曾等, 2013)帕拉卡克转差书(Yamane, 1992),固氮菌vinelandii(Peralta-Gil等, 2002),Serratia.sp. (Keshavarz and Roy, 2010)，Sinorhizobium.sp。（Shakeri.等, 2011),肠杆菌空气原味(Aslam等.， 2013)和一些工程菌，如大肠杆菌(Mullaney and Rehm, 2010)，气单胞菌属hydrophila（enan和Bashady 2004）和真核生物酿酒酵母酿酒酵母(Kocharin, 2013)。

微生物大规模生产PHB的活力取决于低成本过程的发展。PHB的商业生产通过使用甲醇，甜菜糖蜜，乙醇，淀粉，乳清，糖蜜和文章中的大豆等廉价基材（Wei等, 2009)。Khanafari.等．（2006年）报道，博士生产偶像杆菌在他们自己的研究中，没有额外的盐的乳清肉汤培养基比其他检验过的商业培养基高(卡纳法里)等．2006）。ksekdau.等．(2003)报道,乳酸杆菌SPP。在乳酸菌之间产生最多的pHB，在PHB生产和细胞密度之间没有观察到显着相关性（Ksekdau等, 2003)。Chaijamrus和Udpuay（2008）对PHB生产进行了研究芽孢杆菌megaterium利用商业营养素，当使用4％糖蜜和4％玉米睡眠液作为碳和氮源时，在45℃的增长后观察到最高产量（Chaijamrus和Udpuay，2008）。

结论

建立从生物合成途径生产化合物的工业生物技术，随着代谢工程的实施得到了显著的推动，生产出具有更高产量和生产力的新产品(Kocharin)等。，2012）。不可降解的塑料废物的增加效果是日益增长的环境问题（Enan等。，2004;SURIYAMONGKOL.等, 2007)。pah的多功能性使其成为从生物医学领域到食品、包装、纺织和家居材料等各个领域潜力研究的良好候选人(Keshavarz和Roy, 2010)。可再生PHAs是由多种原核微生物自然产生的可生物降解高分子聚酯，这些特性使它们优于石油基塑料的竞争对手。

由于PHAs的微生物来源不同，生物塑料的单体组成、大分子结构和物理性能也有所不同。它们中的大多数是可生物降解和生物相容性的，这使它们从生物技术的角度非常有趣(Luengo等, 2003)。PHA的生产成本仍然是PHA广泛使用的一个缺点，未来的趋势应集中于开发更高效和经济的PHA生产、分离、纯化和改善PHA材料性能的工艺。

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