[发明专利]使用柠檬残渣的PHA(聚羟基链烷酸酯)的制备

说明书

本发明涉及一种从柠檬残渣来获得生物可降解的聚酯的获得方法，该柠檬残渣形成自获取橙汁的加工。此处所述的聚酯是聚羟基链烷酸酯(PHA)，并且其可以用作许多领域中的合成聚酯的替代品，包括食品，药物，医学，农业和其他领域。

背景技术

目前，塑料的用途日益普遍。这种材料代替了常规的原材料例如纸张，纸板，玻璃和金属，这归因于它低的成本和大的耐久性。在它的制造中，使用合成聚合物例如聚丙烯，聚乙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯和其他聚合物。这些易于模塑的聚合物(包括纤维和半透明细丝)具有高的耐化学品性，并且它们是相对弹性的，能够用于一次性产品包装中，以及用于耐用品的生产中。

虽然它具有大的适用性，但是塑料成为了一种严重的环境问题。主要原因是它长的降解时间(在大约200年)，保持在环境中和破坏了有机物的分解方法，另外还导致了河流淤积过程和改变了河床的自然过程。在红树林区域中，它危害到动物和甲壳类的再生循环。

合成聚合物使用的增加已经导致了需要创造可选项，来使得它们所产生的环境问题最小。在这些可选项中，我们可以提到焚化，再循环，合适的存储和近年来用生物可降解的材料来替代合成聚合物。塑料焚化通常被用作一种回收能量的方式，这归因于它高的热值，但是它释放出由燃烧所形成的二氧化碳和其他成分，这危害了环境，增加了大气污染程度。合成聚合物的再循环是最普遍使用的可选项，因为与石油来源的合成聚合物的生产相比，它提供了高达70%的成本降低。在相关的生物可降解材料中，一个重要的选项是制造聚羟基链烷酸酯(PHA)。该聚羟基链烷酸酯具有类似于合成聚合物所具有的这些热塑性，其能够用于许多类型的产品中。

聚羟基链烷酸酯(PHA)是一种广泛使用的聚酯，因为它们是生物可降解的，因此它们具有较低的污染可能。聚羟基链烷酸酯具有非常令人感兴趣的特性，例如热塑性和理化性能非常类似于石化来源的塑料所具有的这些性能(主要与聚丙烯有关)。聚羟基链烷酸酯具有这样的优点，即，是完全生物可降解的和生物相容性的，是由可再生的原材料来生产的，其能够再循环和焚化，而不产生有毒产物，并且因此它们被认为具有比石化塑料高的适用性。

聚羟基链烷酸酯具有取决于它的单体组成的不同的性能。它们是亲脂性物质，积聚在产生PHA的微生物体内，被作为不溶物发现，并且以无气味粉末的形式提取。

聚羟基链烷酸酯的一般结构是通过下面通式的重复来给出的，

当基团R可以从仅仅1个氢原子变化到高达C₁₂时，其可以具有不饱和的芳族基团或者还可以键合到元素例如氟，氯和铬上。

基团R的组成(与n值有关)决定了单体单元的同一性，这个重复单元的类型，数目和生物可降解聚合物的特性。

根据碳链长度和它的单体单元，该聚羟基链烷酸酯被分为三组：

1.由短链的羟基链烷酸(PHAssc)(即，具有3-5个碳原子构成的碳链的这些)的单元所构成的聚羟基链烷酸酯；

2.由中链的羟基链烷酸(PHAMCL)(即，具有6-14个碳原子构成的碳链的这些)的单元所构成的聚羟基链烷酸酯；

3.由长链的羟基链烷酸(PHALCL)(即，具有大于15个碳原子构成的碳链的这些)的单元所构成的聚羟基链烷酸酯；

大部分已知的聚羟基链烷酸酯(PHA)主要是聚(3-羟基丁酸酯)(P(3HB))和聚(3-羟基丁酸酯-共聚-3-羟基戊酸酯)(P(3HB-共聚-3HV))。

聚羟基链烷酸酯被认为是在作为生物可降解塑料和/或生物相容性塑料，用于不同应用领域时具有很大的工业益处。对于不同应用来说，塑料令人期望的性能是高熔点，低硬度，高抗压性，断裂前的抗伸长性和高的抗冲击性。

归因于它们所具有的特性，P(3HB)和P(3HB-共聚-3HV)最初用于制造瓶子，薄膜和纤维，用于生物可降解包装，以及植物保护袋。这些生物聚合物还被用于医学领域，例如人造骨材料和外科缝合线，血管复位和绷带。其他用途包括这样的事实，即，作为生物可降解载体，用于药剂，药物，杀虫剂，除草剂或者肥料和香味剂或者仍然作为包装，薄膜，袋和容器。

聚羟基链烷酸酯可以通过不同的单细胞微生物，以细胞类粒子的形式，作为碳和能量的保留而生产。能够产生和积聚PHA的微生物主要是细菌，其可以在大自然中发现，即，在土壤，海水，排出物等中发现。这样的微生物是属于不同类型的不同分类组的这些，例如甲基营养的微生物，Azobacter，Alcaligenes，Pseudomonas，Burkholderia，以及埃希氏菌属大肠杆菌重组细胞。