厨余垃圾生物合成聚羟基脂肪酸酯研究进展

基于利用厨余垃圾作为合成挥发性脂肪酸（VFAs）的原始基质，既可以增加厨余垃圾资源化利用新途径，又可以降低聚羟基脂肪酸酯（PHA）合成成本，有利于厨余垃圾合成PHA产业化发展的优势，概述了PHA的应用领域和类型，总结了厨余垃圾合成PHA工艺路线和PHA前体物（VFAs）合成阶段与PHA 合成阶段的内在合成机制，重点汇总了利用厨余垃圾合成VFAs过程和利用VFAs合成PHA过程的重要工艺参数。最后，对厨余垃圾合成PHA 研究方向进行了展望。     

活性污泥合成PHAs单体组分的调控方法

聚羟基烷酸酯（PHAs）是一类生物合成的环境友好高分子塑料，具有广泛应用前景。活性污泥合成PHAs可降低PHAs生产成本，实现废物资源化。PHAs的物化性质取决于其单体组分的结构和含量。基于优化PHAs产量的工艺研究，总结了调控活性污泥合成的聚羟基丁酸 羟基戊酸（PHBV）中羟基戊酰含量的工艺措施和生化原理。已有研究表明，好氧时，碳源类型决定PHBV中的单体组分;一般地，溶解氧浓度（DO）降低，PHBV中HV含量会增加;污泥来源、pH值以及碳源与氮磷浓度比的变化都会影响HV含量;各参数对PHAs组分的影响存在关联性。展望了调控活性污泥合成PHAs中单体组分的进一步研究方向。     

活性污泥合成聚羟基烷酸酯中单体组分的调控

聚羟基烷酸酯(PHAs)是一类生物合成的环境友好高分子塑料,具有广泛应用前景.活性污泥合成PHAs可降低PHAs生产成本,实现废物资源化.PHAs的物化性质取决于其单体组分的结构和含量.基于优化PHAs产量的工艺研究,总结了调控活性污泥合成的聚羟基丁酸-羟基戊酸(PHBV)中羟基戊酰含量的工艺措施和生化原理.已有研究表明,好氧时,碳源类型决定PHBV中的单体组分;一般地,溶解氧浓度(DO)降低,PHBV中HV含量会增加;污泥来源、pH值以及碳源与氮磷浓度比的变化都会影响HV含量;各参数对PHAs组分的影响存在关联性.展望了调控活性污泥合成PHAs中单体组分的进一步研究方向.     

含苯聚羟基脂肪酸酯的生物合成及其分子结构表征

聚羟基脂肪酸酯（PHA）具有可生物降解性和生物相容性,是潜在的医学材料。对聚羟基脂肪酸酯进行改性,可提高其应用范围.采用以苯戊酸和蔗糖为混合碳源培养基培养Pseudomonas putida KT2442,对其细胞内合成的聚羟基脂肪酸酯进行生物改性,并利用核磁共振、红外色谱和气相色谱分析方法表征了改性的PHA分子结构。结果表明合成的聚羟基脂肪酸酯为含有3-羟基苯戊酸单体的中长链聚羟基脂肪酸酯（PHPhA）,该单体在PHA链中含量为1.04%,为进一步的研究打下基础。     

污泥厌氧发酵产酸机理及应用研究进展

为了实现污水中污泥减量化和资源化,对其进行厌氧消化是目前国际上应用最广泛的处理方法。酸化阶段的重要产物——挥发性脂肪酸（VFAs）不仅可以作为污水脱氮除磷的碳源,还是合成生物质塑料聚羟基脂肪酸酯（PHAs）的理想底物。简单介绍了污泥厌氧发酵产酸的代谢机理和微生物机理,对近年来污泥厌氧发酵产酸的研究成果进行了梳理,重点论述了底物种类、预处理技术、pH值、发酵温度等因素对污泥厌氧发酵产酸的影响及研究进展,总结并对比了不同底物类型、发酵温度、酸性和碱性条件下都可影响发酵产酸的产量及酸种类分布,而污泥预处理技术则倾向于提高酸的产量,对酸种类分布影响不大。介绍了污泥厌氧发酵产酸在合成PHAs、生物能源和污水的脱氮除磷等方面的应用情况。最后,针对污泥厌氧发酵产酸会因底物有机成分不同,导致酸化效率有所差异,同时控制底物种类、pH值和温度等因素不仅影响产酸量,还会影响产酸类型和产物种类。提出了今后的研究方向主要是深入分析不同底物的酸化效率差异原因、污泥定向发酵产酸,实现总VFAs中各种酸比例调控。     

聚羟基脂肪酸酯的合成和应用研究进展

介绍了聚羟基脂肪酸酯(PHA)的合成方法，重点讨论了微生物合成法、碳源、化学合成、分离方法及降低PHA生产成本的方法，介绍了PHA的性能及其改性研究，论述了PHA在生物医学、农业、电子、食品包装等领域的应用。     

华南地区低有机质污泥碱性厌氧产酸(VFAs)性能机理与菌群分析

目前,我国利用剩余污泥产挥发性脂肪酸(VFAs)的碳源化研究主要集中在对华东和北方地区污水厂污泥的利用,而采用华南地区污水厂剩余污泥进行产酸的研究较少,且对其开展实际现场产酸特性的研究更是少见报道。采用半连续式厌氧产酸反应器,对广东省肇庆市鼎湖区污水处理厂剩余污泥产挥发性脂肪酸的系统特性进行了试验研究。研究结果表明,系统在碱性条件下(pH 10.0)具有良好的水解产酸性能。VFAs对应的COD(VFAs-COD)占SCOD的比重较大,平均占比73.89%,高于现有同类研究结果2%~15%。同时仅伴随着少量的多糖和蛋白质积累(对应的COD占SCOD的比重为5%~15%)。乙酸为主要的VFAs组成成分,平均占比51.43%,系统优势菌几乎全部为产酸菌,包括Acetoanaerobium sp.、Clostridiales bacterium Z-810、Proteinivorax tanatarense strain Z-910、Tissierella sp.,其中Acetoanaerobium sp.、Clostridiales bacterium Z-810在同类研究中暂无报道。系统产酸过程中可实现33.5%的污泥减量率。     

不同种类泔脚废油脂厌氧发酵产酸的性能研究

通过单基质发酵实验研究了不同种类的泔脚废油脂对厌氧发酵产奇数碳挥发性脂肪酸(OCFA)的影响,考察了泔水浮油、废弃肥肉及煎炸废油中VFAs浓度的变化规律。结果表明,在反应过程中,泔水浮油VFAs浓度的增长速率高达1 152 mg/(L·d),能在单位时间内获得最大VFAs浓度6 430.22 mg/L;基于营养物质、微生物、脂肪等含量的差异,废弃肥肉产OCFA浓度和OCFA/VFAs的比例最大,为3 356.47 mg/L、66%,相较于泔水浮油和煎炸废油,OCFA浓度分别增长了29%,33%,OCFA、VFAs分别增长了29%,3%。因此,废弃肥肉可作为探讨提高OCFA产率的优质发酵原料;此外,油脂的抑制效果对泔水浮油作用较小,而使得废弃肥肉和煎炸废油的VFAs浓度增长、产酸滞后等。     

甲烷作为电子供体合成聚羟基脂肪酸酯的研究进展

采用不同的技术来进行甲烷减量成为当前全球的研究热点。甲烷可以作为电子供体被甲烷氧化菌利用,且在营养限制的条件下合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)。利用甲烷氧化菌将甲烷转化为PHA,既可以增加污水中资源的回收,又有助于缓解气候变化问题。大量研究者对纯种甲烷氧化菌进行了研究,证明了其具有PHA积累的能力。然而,工艺参数的优化、反应器的设计、合成PHA的种类单一等问题仍限制着利用甲烷合成PHA。就PHA的性质及应用展开阐述,综述了关于甲烷氧化菌合成PHA的生物代谢途径的研究,并强调了不同环境因素对甲烷氧化菌利用甲烷合成PHA的影响以及未来研究的重点。     

预处理温度对剩余活性污泥生产挥发性脂肪酸的影响

考察了预处理温度对剩余污泥水解酸化生产挥发性脂肪酸(VFAs)的影响.分别在70、80、90、100℃下处理剩余活性污泥2 h,考察其水解酸化情况.结果表明:热处理可提高溶液中的SCOD及碳水化合物含量,提高效果随温度升高而增大;预处理温度对污泥产酸的促进效果为:90℃>80℃>100℃>70℃.经加90℃处理的活性污泥在缺氧条件下水解酸化30 h后,VFAs的产酸量达到最大,为946 mg/L.VFAs包括乙酸、丙酸、丁酸和戊酸,其中乙酸和丙酸为主要产物,热顶处理污泥可提高VFAs中乙酸的含量.     

驯化技术变污泥为生物降解材料

南开大学生命科学学院微生物催化研究室研究开发的利用剩余活性污泥和工业废水制备生物降解材料—聚羟基脂肪酸酯（PHA）的创新技术,已完成了实验室研究,正在进行中试。他们采用回注少量土著PHA高产合成菌,“规制”驯化初期活性污泥的驯化方向,促使活性污泥中PHA合成菌成为优势菌群,提高了活性污泥合成PHA产率。     

混合菌群合成聚羟基脂肪酸酯研究进展

聚羟基脂肪酸酯（PHA）是微生物体内合成的可生物降解塑料,可以作为化学塑料的替代品。利用纯培养微生物发酵的合成方法由于使用葡萄糖等优质底物及过程需灭菌等原因,产品成本较高,严重制约了PHA的广泛使用;混合菌群利用废弃物合成PHA有效降低了纯培养方法的生产成本,因此受到人们越来越多的关注。本文对混合菌群合成PHA的历史沿革、合成原理、生产工艺、提取方法等方面进行了系统综述。回顾了混合菌群合成PHA的发展历程,简述了两种主要的合成机理,介绍了不同底物合成PHA的代谢途径,重点阐述了混菌合成PHA的三段式工艺和产物提取方法,同时也对新近的研究动态进行了分析总结。指出提高混菌浓度与利用实际废弃物的能力将成为未来研究的关键。     

硅橡胶增韧改性PHA复合材料的力学性能和结晶性能研究

用硅橡胶(SR)对聚羟基脂肪酸酯(PHA)进行增韧改性,研究了SR用量对PHA/SR复合材料拉伸性能、冲击性能和结晶性能的影响。结果表明:PHA/SR复合材料的冲击强度和断裂伸长率均有所提高,PHA材料的韧性得到了明显改善;PHA/SR复合材料的拉伸强度有所下降,但下降幅度较小,不影响其实际应用。结晶性能测试结果表明:SR在PHA基体中能够起到成核剂的作用,提高了复合材料的熔融温度和相对结晶度。     

利用淀粉化废水驯化活性污泥合成聚-β-羟基脂肪酸酯及其表征

研究了活性污泥利用淀粉酸化废水合成聚-β-羟基脂肪酸酯(PHA)及其表征。结果表明，淀粉废水酸化产物为丁酸、乙酸、丙酸、乙醇、戊酸。以此酸化产物为碳源经活性污泥合成PHA，合成结束后活性污泥中PHA含量为34.7％。活性污泥中PHA采用氯仿提取，并用核磁共振(NMR)、热失重(TG)、差热(DSC)方法对其结构和热性质...     

聚醚大单体溶液pH对减水剂性能的影响

以甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和丙烯酸为主要原料,对聚醚单体溶液(底料)pH进行调控合成聚羧酸减水剂。通过测定聚醚转化率及减水剂相对分子质量及其分布以及评价减水剂的应用性能,确定了聚醚大单体溶液pH变化范围以及不同酸种类对减水剂性能的影响。结果显示,通过控制底料pH提高了聚醚大单体转化率,并且当底料pH控制为3时其转化率最高,由未调控pH的87.41%提升至pH为3时的95.43%,此时合成减水剂的分子量分布指数较小,由未调控pH时的3.183降至2.884;采用硫酸控制底料pH时,溶液中存在的硫酸盐为硫酸钠,其快速溶解减少了聚羧酸减水剂被水泥水化产物的包裹和消耗,更有利于提高聚羧酸减水剂分散性能。结果表明,通过控制聚醚大单体溶液pH的方式,在不改变减水剂合成工艺操作的前提下也可提升聚羧酸系减水剂的整体性能。     

pH对嗜盐混合菌发酵挥发性有机酸混合物合成PHA的影响

嗜盐混合菌发酵生产聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoate,PHA）具有免灭菌程序、产量高、易提取等优势而被广泛关注。集中考察了pH对嗜盐混合菌（MMCs）发酵混合挥发性有机酸（VFA）生产PHA的影响。研究结果表明,在6.5～8.2范围内pH对PHA合成没有明显影响,过高或者过低的pH都会降低PHA合成速率和VFA的吸收速率。发酵体系的pH影响了嗜盐MMC的PHA产量,但是在酸性和碱性条件下却存在不同的影响机制。碱性环境增大了VFA的解离程度,导致MMC对底物的吸收耗费大量的能量,造成VFA吸收速率的下降。这一作用在pH升高至9.2以上时表现显著。酸性环境下,分子态VFA进入细胞后改变了胞内的pH,降低了相关酶和蛋白质的活性,从而影响了底物的利用。当pH=5.2时微生物代谢及底物利用能耗量降低,导致PHA胞内降解利用率降低,刺激了PHA合成量的提高。PHA组分受pH影响不大,初始pH=5.2～10.2时羟基脂肪酸戊酯（hydroxyvalerate,HV）所占比例维持在34.9%～38.3%范围内。本研究对于进一步利用嗜盐MMC发酵含有混合VFA的废弃物生产PHA具有重要的指导意义。     

微生物合成聚羟基脂肪酸酯

微生物合成的聚羟基脂肪酸酯（PHAs)是一类具有良好可降解性和生物相容性的高分子材料,其性能随分子结构变化可以大幅度调节,为高分子材料设计提供了新方法,从分子结构的设计角度简述了PHAs的微生物合成,从菌种,培养条件（主要是碳源等）,代谢控物和基因重组4个层次,展示了PHA分子结构的调控方法。     

聚羟基脂肪酸酯的鉴定及检测方法研究进展

聚羟基脂肪酸酯(简称PHA)是由很多细菌合成的一种细胞内聚酯,由于具有生物可降解性、生物相容性、压电性等许多优良性能,在众多领域,如生物降解性包装材料、组织工程材料、缓释材料以及电学材料等方面得到广泛应用,引起了科研领域和工业界的广泛兴趣。对PHA的物理、化学性质以及鉴定及检测方法的研究进行了综述,回顾有关PHA的鉴定及检验方法的同时介绍了近期取得的研究进展。     

PLA/PHA复合材料结晶性能和力学性能研究

采用熔融共混法制备了聚乳酸/聚羟基脂肪酸酯(PLA/PHA)复合材料,研究了PHA用量对PLA/PHA复合材料结晶性能和力学性能的影响。结果表明:PLA/PHA复合材料在熔融过程中出现双重熔融峰,且熔融峰随PHA用量的增加逐渐向高温方向移动;随着PHA用量的增加,PLA/PHA复合材料的结晶度逐渐下降,而其拉伸强度、断裂伸长率等均得到提高,但PHA用量过多时,复合材料的力学性能急剧下降。     

不同C/N下花生粕与果蔬皮联合厌氧发酵产酸效率研究

花生粕和果蔬皮等农业固体废弃物有机质含量高,适合厌氧发酵处理来回收沼气能源或生产挥发性脂肪酸(VFAs)。研究花生粕和果蔬皮C/N比对厌氧发酵产VFAs转化率(VFAs的当量总有机碳(TOC)和发酵底物TOC的比值)的影响,同时考察蛋白质、氨氮、溶解性多糖在VFAs积累过程中的变化。结果表明,C/N=37∶1时,VFAs转化率达到91%。皮尔逊相关系数分析表明,VFAs和多糖呈显著负相关,VFAs与蛋白质呈显著负相关,VFAs与氨氮呈显著正相关。