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第1章 绪论1

1.1 聚羟基脂肪酸酯概述4

1.2 PHA的生理功能7

1.3 PHA的单体组成和分类8

1.4 PHA及单体的读写规则10

1.5 PHA的材料学性质12

1.6 PHA的应用14

1.7 我国研究和开发PHA的基础17

1.8 PHA研究发展过程中重要事件和人物20

参考文献23

第2章 PHA生物合成代谢途径25

2.1 PHA生物合成代谢途径概述26

2 1.1 主要的生物合成代谢途径26

2.1.2 其他的生物合成代谢途径29

2.2 PHA生物合成相关基因30

2.3 PHA生物合成的关键31

2.3.1 PHA聚合酶的分类31

2.3.2 PHA聚合酶编码基因在基因组中的排列方式32

2.3.3 PHA聚合酶的结构特征34

2.3.4 对PHA聚合酶催化机制的推测36

2.3.5 PHA聚合酶基因的克隆方案36

2.4 PHA颗粒和 PHA颗粒结合蛋白38

2.4.1 PHA颗粒38

2.4.2 PHA颗粒的结构39

2 4.3 PHA颗粒的组装40

2.4 PHA颗粒形成的计算机模拟42

2.4.5 PHA颗粒表面结合蛋白44

2.4.6 体外人工制备的PHA颗粒48

2.4.7 PHA颗粒的应用52

2.5 PHA生物合成代谢途径作为生物技术工具60

2.5.1 PHA生物合成代谢途径对微生物生理状况的影响60

2.5.2 PHA生物合成代谢途径调节了生物的代谢流61

2.5.3 PHA生物合成代谢途径提高了微生物的抗逆性62

2.5.4 PHA生物合成基因在工业微生物中的应用63

参考文献66

第3章 常见PHA的微生物发酵生产和提取69

3.1 短链PHA的发酵生产70

3.1.1 利用野生菌生产PHB及PHBV70

3.1.2 利用重组大肠杆菌生产PHB及PHBV76

3.1.3 新型短链PHA的生产79

3.2 中长链PHA的发酵生产83

3.2.1 利用嗜油假单胞菌生产中长链PHA83

3.2.2 利用恶臭假单胞菌生产中长链PHA83

3.2.3 利用其他假单胞菌生产中长链PHA86

3.2.4 利用重组大肠杆菌合成中长链PHA86

3.3 短链和中长链PHA共聚酯的发酵生产88

3.3.1 利用气生单胞菌生产短链和中长链PHA共聚酯88

3.3.2 利用假单胞菌生产短链和中长链PHA共聚酯PHBHA93

3.3.3 利用短链PHA生产菌生产短链和中长链PHA共聚酯PHBHA95

3.4 PHA均聚物的生产99

3.4.1 短链PHA均聚物的生产99

3.4.2 中长链PHA均聚物的生产100

3.5 PHA的提取纯化原则及其工艺101

3.5.1 PHA提取纯化方法的开发原则101

3.5.2 短链PHA的提取纯化方法103

3.5.3 中长链PHA的提取纯化方法106

参考文献107

第4章 PHA的其他生产方式和非常见PHA111

4.1 利用活性污泥生产PHA112

4.1.1 概述112

4.1.2 利用活性污泥生产PHA的代谢机制112

4.1.3 活性污泥中积累的PHA的种类113

4.1.4 活性污泥生产PHA的工艺113

4.1.5 活性污泥及其他混合培养积累PHA的微生物研究114

4.1.6 活性污泥生产PHA的研究展望115

4.2 利用转基因植物生产PHA116

4.2.1 利用转基因植物生产PHA的概述116

4.2.2 在植物细胞质中合成PHB117

4.2.3 在植物质体中合成PHB117

4.2.4 在植物线粒体或过氧物酶体中合成PHB119

4.2.5 在植物中合成PHBV119

4.2.6 在植物中合成中长链PHA120

4.2.7 转基因植物生产PHA的研究展望121

4.3 非常见PHA122

4.3.1 非常见PHA概述122

4.3.2 具有功能性侧链基团的MCL-PHA的研究122

4.3.3 带新型主链结构PHA的生产和应用130

参考文献133

第5章 PHA的结构与性能137

5.1 概述138

5.2 PHA的分子结构139

5.2.1 PHA的分类与特性139

5.2.2 PHA分子结构的测定方法140

5.3 PHA的凝聚态结构143

5.3.1 PHA材料凝聚态结构的信息143

5.3.2 PHA的结晶行为146

5.3.3 光学手段检测PHA结构148

5.3.4 X射线衍射151

5.3.5 二次谐波（SHG）的研究153

5.3.6 红外光谱的研究157

5.3.7 介电谱的研究163

5.3.8 固态NMR的研究164

5.3.9 太赫兹技术在PHA的应用165

5.4 PHA的物理性能166

5.4.1 PHA的热性能166

5.4.2 力学性能169

5.4.3 光电性能170

5.5 PHA的化学性质171

5.5.1 PHA的热降解行为171

5.5.2 PHA的水解174

5.5.3 PHA的环境降解175

5.5.4 PHA的酶降解175

5.6 PHA的化学改性179

5.7 PHA的加工181

5.7.1 PHA的溶液加工181

5.7.2 PHA的热加工182

5.8 PHA性能的改进184

5.8.1 加工工艺的改进184

5.8.2 PHA的共混改性188

参考文献189

第6章 手性羟基脂肪酸的生产和应用195

6.1 手性羟基脂肪酸的概述196

6.2 手性羟基脂肪酸的主要生产方法196

6.2.1 化学方法直接合成手性羟基脂肪酸196

6.2.2 化学方法降解聚羟基脂肪酸酯197

6.2.3 生物酶法降解聚羟基脂肪酸酯198

6.2.4 生物转化法生产手性羟基脂肪酸201

6.2.5 利用基因工程菌直接生物合成手性羟基脂肪酸202

6.3 手性羟基脂肪酸单体及低聚体的主要应用205

6.3.1 手性羟基脂肪酸作为昂贵化合物合成的手性起始原料205

6.3.2 利用手性羟基脂肪酸合成内酯、环状低聚物、树状及手性线状聚合物206

6.3.3 手性羟基脂肪酸的生理作用207

6.3.4 手性羟基脂肪酸的潜在药用价值207

6.4 前景和展望208

参考文献208

第7章 PHA在医药领域的研究和应用211

7.1 PHA及其降解产物的医用研究历史概述212

7.2 PHA作为手术器械材料的研究214

7.2.1 手术缝合线215

7.2.2 防粘连膜217

7.3 PHA作为组织工程支架材料的研究进展218

7.3.1 心血管组织工程218

7.3.2 骨组织工程221

7.3.3 软骨组织工程223

7.3.4 神经导管组织工程225

7.3.5 食管组织工程227

7.3.6 皮肤组织工程228

7.3.7 PHA作为组织工程支架材料的前景和展望228

7.4 PHA作为药物载体材料研究229

7.5 PHA降解产物的医疗保健作用研究238

7.5.1 低聚物和单体的细胞相容性研究238

7.5.2 HB单体对骨质疏松症的治疗研究239

7.5.3 HB单体对糖尿病的治疗研究240

7.5.4 HB单体对神经退行性疾病的治疗研究240

7.5.5 PHA降解产物作为药物的前景与展望242

参考文献242

第8章 PHA在塑料工业及其他领域的研究和应用247

8.1 生物可降解塑料简介248

8.2 生物可降解塑料的分类249

8.3 PHA在塑料工业领域的研究和应用250

8.3.1 对PHA降解性能的改性251

8.3.2 PHA用于塑料包装业的可能性254

8.3.3 PHA类产品用于食品包装业的可能性255

8.4 PHA类产品用于塑料业的经济性评价256

8.5 PHA在其他领域的应用257

参考文献258

第9章 PHA的产业化和展望259

9.1 PHA的产业化260

9.2 从石油塑料到生物可降解塑料265

9.3 常见生物可降解塑料的性质及生产历史266

9.3.1 聚乳酸266

9.3.2 第一代商业化PHA材料PHB267

9.3.3 第二代商业化PHA材料PHBV270

9.3.4 第三代商业化PHA材料PHBHHx271

9.3.5 第四代商业化PHA材料的研究进展及瓶颈272

9.4 世界主要PHA生产企业273

9.5 我国PHA研究生产情况277

9.6 PHA的科学研究前景281

9.6.1 研究短链PHA的发酵生产前景和展望281

9.6.2 中长链PHA的发酵生产的前景和展望282

9.6.3 短链中长链共聚的PHA发酵和生物合成的前景和展望283

参考文献284

附录 部分菌种拉丁文—中文译文对照表285