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1、微生物利用废弃油脂合成PHA的研究进展 农业、工业、环境爱护等各个领域有着巨大的探讨价值：可降解包装材料，由于PHA是类似聚丙烯的可降解材料，因此可应用于制造可抛弃型的材料用具，如手袋，包装膜，容器等。医药行业，PHA具有生物可降解性和生物相容性，可用作缓释材料，当其作为药物基质包埋药物植入人体后，随着药物释放，能降解为3HA，而3HA在人体中是一种正常存在物质，可被人体自行代谢，而不有任何毒副作用。PHA还可以用来生产手性单体。手性药物的自然存在性使手性药物运用起来更平安有效且运用剂量更小19。组织工程，生物相容性、生物可降解性、无毒性、无刺激性、无免疫原性、不溶血及无致突变性、压电性等特点
2、使PHA在组织工程中广泛应用。比起传统的组织工程材料，PHA的无毒可降解性使得患者在进行手术时更加平安，且能削减再次创伤、减轻患者再次难受。压电性，PHB经过80碾压后再经热处理制成单轴定向的箔和薄膜后在45增加拉力或剪应力，使其呈现表面压电特性，即可应用于压力测试仪，点火器，诊听器，声学仪器等仪器。生物能源，PHA作为一种聚酯本身就具有可燃性，当其经甲酯化处理PHA即得到3-羟基脂肪酸甲酯，可以干脆作为生物燃料，燃烧热稍低于乙醇20。其他应用，PHA还具有光学活性，可应用于色谱中分别手性物质。此外，PHA可在农业、环境中用作指示剂等，具有广泛应用。 4 利用废弃油脂合成PHA 虽然PHA聚合
3、物具有在自然条件下能被完全降解的优点，可作为传统塑料的替代物。但时至今日，PHA并没有得到大规模的应用。其中最主要的缘由是生产PHA的成本太高。目前PHA生产主要依靠于微生物发酵，在微生物发酵合成PHA的全部发酵条件因素中，底物是一个重要因素，其成本占到总成本的28%50%21。采纳廉价底物将在很大程度上降低PHA的生产成本。利用废弃油脂合成PHA既可以解决废弃油脂处理不当带来的废水、废气等环境污染的问题，又可以降低PHA的生产成本，使其获得广泛应用。 4.1 生物柴油副产物 近年来，石油危机、能源紧缺的问题日益严峻，世界各国正主动研发太阳能、风能、水能、生物质能等可再生的替代能源。生物柴油作
4、为一种极有前景的可再生能源，受到全世界学术界和产业界的普遍关注。然而，在生产生物柴油的过程中会产生大量的副产物，主要包括脂肪酸甲酯、甘油、游离脂肪酸、水、低碳醇和微量的盐等2223。其中仅甘油一种产物就可达到生物柴油总产量的1/10。生物柴油副产物是特别好且便宜的PHA合成的原料。以生物柴油副产物为原料合成PHA，对于解决生物柴油副产物过度积累的问题具有重要意义，因此利用生物柴油副产物甘油合成PHA受到广泛关注。 Nikel等以甘油为碳源，利用重组大肠杆菌arcA突变株，添加1.78 g/ L水解酪氨酸合成了PHB 24。Koller等最先利用还未被鉴定的耐高渗透压的微生物以生物柴油副产物为碳
5、源在未添加任何前体的状况下合成P25。Mothes等利用纯甘油，以Paracoccus denitrificans和Cupriavidus necator JMP 134为动身菌株合成PHB，PHB占细胞干重的73%。当以含有5.5% NaCl的粗甘油为碳源时，PHB含量降低至48%，这主要由于氯化钠高渗作用引起的23。Cavalheiro等以纯甘油为底物，利用Cpriavidus necator DSM 545生产PHB，最大细胞干重是82.5 g/L，PHB产量可达细胞干重的62%，产率为1.11.5g PHB L-1h-1。当以废甘油为底物时，PHB产率为0.84 gPHBL-1h-1，
6、细胞干重为68.8g/L。生物量浓度在PHB积累时起到关键作用，降低生物量的浓度，PHB含量可达细胞干重的50%，PHB产率可达1.1gPHB L-1h-126。Mazur等以Cupriiavidus necator为动身菌株，在添加了米糠油制备的生物柴油副产物的矿物盐培育基中，30，150rpm培育24h，合成了PHB27。 4.2 餐厨废油 餐厨废油包括煎炸废油、泔水油和地沟油等源自于餐饮业的废油脂，成分主要是烹调用植物油和食品中动物油脂，化学组成主要为脂肪酸甘油酯28。 煎炸废油是指餐馆、饭店、单位食堂等做煎炸食品后废弃的煎炸用油。煎炸废油属于大分子疏水性有机物，其在多次煎炸过程中与空气
7、中的氧气接触，发生一系列水解、氧化、聚合等困难反应，使得油黏度增加，油中原本含有的一些不饱和脂肪酸含量极低，产生了一些具有致癌作用的脂肪酸类聚合物及醛、酮、内酯等刺激性气味的物质。泔水油主要是指从餐厨垃圾中分别回收的废油，这类废油是植物油和动物油的混合物，主要来自餐厨垃圾处理厂，简单收集和集中管理。地沟油是从餐饮单位厨房排水除油设施分别出的油脂和排水管道或检查井清掏污物中提炼出的油脂，由于地沟油回收、加工及提炼过程卫生条件恶劣，导致地沟油中含有多种有毒有害成分，重金属、细菌、真菌、黄曲霉毒素等严峻超标，因此地沟油对人体具有很大的危害性。餐厨废油假如进入环境或被不法商贩加工为食用油重新回到居民餐
8、桌，会造成极大的环境污染，并严峻威逼人类健康。同时餐厨废油具有废物与资源的二重性，由于其回收价格低，含碳量高，因此作为微生物培育的有效碳源获得了广泛的探讨。 Taniguchi等探讨发觉，Ralstonia eutropha能汲取植物油脂废物以及废动物脂，转换成PHA，且产量较高，高达细胞干重的80%29。Stanislav Obruca等以废弃菜籽油为底物，利用Cpriavidus necator H16生产PHA，通过连续培育PHA产量可达105g/L，每克油脂可产生0.83gPHA，产率为1.46gPHAL-1h-130。Kahar等利用Ralstonia eutropha H16为试验
9、菌种，以廉价大豆油为碳源生产PHA，细胞干重可达118126 g/L，PHA含量为 73%76% 。探讨表明，以廉价大豆油作为唯一碳源生产PHA，每克豆油可产生PHA0.730.76g，碳源成本降至0.4美元/kgPHA 31。Pradella等利用大豆油为碳源，以Cupriavidus necator为动身菌种，探讨表明当大豆油添加量为40g/L时，细胞干重最高可达83g/L，PHB含量为81% ，PHB 产率为2.5 gL-1h-1，且磷、铜、钙、铁等元素的缺乏会限制细菌的生长和PHB的合成32。Fernndez等通过Pseudomonas aeruginosa 42A2利用废的烹饪油和其
10、他废油生产PHA，该菌株可以积累54.6%的PHA33。孙万东等用硫酸铵作氮源，以15g/L煎炸废油为碳源生产PHB时，PHB的含量和产量分别为82.1%、10.86g/L，PHB的产率为0.734gL-1h-1，相怜悯况下利用煎炸废油可以获得比纯豆油更高的PHB产量21。Verlinden等利用Cupriavidus necator 为试验菌种，以煎炸废油为底物生产PHA，PHA产量可达1.2g/L，与以葡萄糖为底物时浓度类似34。 5 存在问题与展望 利用废弃油脂生产PHA供应了废弃油脂资源化途径，但同时也存在一些问题。废弃油脂组成较为困难，且成分不稳定，其中含有不能被微生物利用的成分，或
11、许会影响微生物发酵合成 PHA。利用废弃油脂生产的 PHA 分子量相对较小，且产品中简单存在油脂残留。信任随着科学技术的发展，必将解决PHA生产成本较高的问题，同时提高产品质量，并实现废弃油脂的资源化利用和高附加值产品的开发。 参考文献：1Rehm，BHA.Genetics and biochemistry of polyhydroxyalkanoate granule self-assembly：The key role ofpolyester synthases J.Biotechnol Lett，2022，28：207213. 2 Lemoigne M.Products of dehyd
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