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聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoates,PHAs）是由微生物合成的一种高分子聚酯类物质,其具有和传统石油塑料相似的热塑性,并且还具有良好的生物相容性和生物可降解性等性质,作为替代传统石油塑料的新型环境友好型绿色材料引起广泛关注。目前PHAs的生产成本较高、加工性能较差等因素,限制了PHAs在包装领域及其它领域的应用。本研究为了解决PHAs单体结构单一问题,选用2-羟基丁酸（2HB）和3-巯基丙酸（3MP）作为除3-羟基丁酸（3HB）之外的另一种底物,基于自主设计的体外合成途径实现了共聚酯P（2HB-co-3HB）和P（3MP-co-3HB）的可控合成,并通过1H-NMR、GPC、DSC和TGC等测试手段分析了合成的共聚酯的结构和性质。首先,通过基因体外重组过表达方法大量制备了合成途径中需要的三种酶,并测定了它们的活性（Pelotomaculum thermopropionicum JCM10971由来的乙酰辅酶A合成酶ACS、Clostridium propionicum JCM1430由来的CoA转移酶PCT、Ralstonia eutropha由来的PHA合成酶Pha C）。结果表明,大量表达获得的三种酶的浓度和活性分别为:ACS（2.9 mg/mL;0.174 U/mg）、PCT（15 mg/mL;4.302 U/mg）、PhaC（5.3 mg/mL;4.49 U/mg）。其次,以不同比例2HB和3HB作为底物,在CoA和乙酸存在下,加入三种酶构建体外合成反应合成共聚酯P（2HB-co-3HB）。1H-NMR结果表明,2HB/3HB加入摩尔比为0/100、25/75、50/50时,合成的PHAs产率分别为1.52 g/L、0.94 g/L、0.60 g/L;2HB/3HB摩尔比为50/50时,合成共聚酯P（2HB-co-3HB）中2HB的掺入比例达到30mol%。凝胶渗透色谱（GPC）结果表明随着2HB组分的增加,合成的PHAs的分子量稍有降低,重均分子量由89.2 KDa降低至70.4 KDa。进一步对共聚酯P（30 mol%2HB-co-3HB）的热性质分析结果表明,该聚酯的玻璃化温度（Tg）、结晶温度（Tc）、熔融温度（Tm）分别为-18.7℃、36.5℃、80.4℃;分解温度Td（10%）为237.2℃。表明对比均聚酯PHB和共聚酯P（9 mol%2HB-co-3HB）均明显下降,当共聚酯中含有30 mol%2HB时,极大的改变了均聚酯PHB的热性质。最后,我们利用体外反应体系以3MP和3HB作为底物,同样构建了共聚酯P（3MP-co-3HB）的体外合成反应并对合成物的结构和性质进行了分析。结果表明,底物3MP/3HB摩尔比例为0/100、25/75及50/50,合成对应的PHAs产率分别为2.0 g/L、0.717 g/L、0.26 g/L;3MP/3HB（25/75）和3MP/3HB（50/50）两组反应中,共聚酯P（3MP-co-3HB）中3MP的掺入摩尔比例分别是60 mol%和80 mol%。GPC结果表明随着3MP摩尔组分的增加,合成的共聚酯的分子量均有较大升高,重均分子量由89.2KDa升高至P（60 mol%2HB-co-3HB）97.5KDa、P（80 mol%2HB-co-3HB）102.8KDa。进一步对含有60 mol%和80 mol%3MP共聚酯P（3MP-co-3HB）的热性质分析结果表明,P（60 mol%2HB-co-3HB）的玻璃化温度（Tg）、结晶温度（Tc）、熔融温度（Tm）、分解温度（Td）分别为-2.3℃、47.7℃、134.9℃、271.4℃;P（80 mol%2HB-co-3HB）分别为Tg（43.4℃）、Tc（97.7℃）、Tm（112.5℃）、Td（239.7℃）。对比均聚酯PHB,共聚酯中随着3MP摩尔比例增加,Tm有明显降低趋势,而Td有明显上升趋势。这些结果表明共聚酯中3MP的掺入极大的改变了均聚酯PHB的结构和热性质。本研究利用体外单相反应系统成功合成含有2HB和3MP的共聚酯P（2HB-co-3HB）和P（3MP-co-3HB）,为PHAs改性研究提供了一种新的方法。此外,该种体外合成途径为特别的PHAs的微生物体内合成提供新思路。