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综述：低成本生产聚羟基脂肪酸酯的策略、挑战与展望
【字体： 大 中 小 】 时间：2025年06月03日 来源：Bioresource Technology 9.7
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（推荐语）本综述系统探讨了降低聚羟基脂肪酸酯（PHA）生产成本的策略，涵盖低成本碳源开发（如木质纤维素）、菌株工程（CRISPR代谢调控）、极端微生物发酵及混合微生物群（MMCs）工艺，为替代石油基塑料提供可持续解决方案，同时指出需优化提取工艺以实现工业化规模经济。
Abstract
面对塑料污染与化石资源危机，微生物合成的聚羟基脂肪酸酯（PHA）因其可降解性和材料性能成为最具潜力的“绿色塑料”。然而，高昂的生产成本限制了其商业化。本文综述了通过低成本碳源（如木质纤维素）、菌株工程（核糖体结合位点/启动子优化）、极端微生物发酵及混合微生物群（MMCs）工艺降低成本的策略，并指出未来需优化MMCs富集协议和连续化生产系统。
Introduction
全球塑料废物仅9%被回收，纳米塑料通过食物链在人体组织积累的毒性问题亟待解决。PHAs中聚羟基丁酸酯（PHB）的降解速率优于其他生物塑料，且其生物相容性适用于组织工程支架等医疗领域。当前PHA生产成本（2.2–3.7 �/kg）远高于石化塑料（1 �/kg），需通过废弃物碳源利用和代谢工程突破瓶颈。
PHA structure and biosynthetic pathway
PHA单体按官能团分为3-羟基（3-HA）、4-羟基（4-HA）等11类（图1），其多样性决定了材料性能差异。
PHA production by pure-culture fermentation
纯培养发酵可实现PHA高产（≥98 g/L）和高胞内含量（≥76% wt），但木质纤维素碳源存在转化效率低和抑制物敏感性问题。CRISPR技术通过调控碳通量提升产量，而细胞形态工程简化了下游分离流程。
PHA production by mixed microbial cultures (MMCs)
MMCs三阶段工艺（酸发酵、富集、生产）利用橄榄渣等废弃物，开放系统更具经济性。未来需通过噬菌体调控群落动态和连续发酵提升生产率。
PHA recovery methods
卤化溶剂（如氯仿）提取效率高但成本昂贵，绿色替代方案（超临界CO2）亟待开发。
Progress for pilot-scale PHA production
中试规模显示，几何放大导致氧传递系数（kLa）等关键参数波动，需优化控制策略。
Concluding remarks
降低成本需多阶段协同：废弃物碳源、嗜盐菌非灭菌工艺、MMCs系统优化及无溶剂提取技术将推动PHA工业化。
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