聚羟基脂肪酸 （poly-hydroxyalkanoates，PHA）是一种环境友好型的生物可降解塑料。
聚羟基脂肪酸酯是微生物在其他营养限制而碳源过剩的条件下合成的一类碳源和能源的贮藏性颗粒，是一类生物线性 有机高分子化合物 聚酷，具有良好的生物可降解性和生物相容性。
聚羟基脂肪酸酯可由地球上的绝大多数微生物胞内合成，无须复杂 化学原料及化学制品制造业 ；且相对于传统 聚乙烯 、 聚丙烯 等，其结构和性能更加多样，因而应用前景更为广泛，形成了包括可降解材料、医用材料、 智能材料 、药物、燃料等在内的聚羟基脂肪酸酯产业价值链。
概述
聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHA)，是近20多年迅速发展起来的，是很多微生物合成的一种细胞内聚酯，是一种天然的 有机高分子化合物 生物材料。由于PHA同时具有良好的生物相容性能､生物可降解性和塑料的热加工性能，所以它同时可作为生物医用材料和生物可降解包装材料，因此它已经成为近年来生物材料领域最为活跃的研究热点。PHA还具有 非线性光学 性､压电性､气体相隔性很多高附加值性能。
天然的或合成的生物可降解的高分子材料往往有很高的水蒸气透过性，这在食品保鲜中是不利的。而PHA则具有良好的气体阻隔性，使其可能应用在较长时间的鲜品 保鲜包装 上。因为水汽的穿透是保鲜包装中的重要指标，PHA在这一点上的性能是完全可以和现在的PET､PP等产品等相比的。另—方面，PHA还具有较好的 水解 稳定性，将由PHA制成的杯子用75℃的自动洗碗机总洗20个循环，它的形状和分子量都没有发生变化，表明PHA可以很好地用于器具生产。此外与其它 聚烯烃 类､·聚芳 烃类聚合物 比，PHA还具有很好的紫外稳定性。PHA还可作为生物可降解的环保 溶剂 的来源，如 乙基 羟基 —酸EHB( 乙酯 3—hydroxy—butyrate)是水溶性的，具有低挥发性，可以用于清洁剂､胶粘剂､ 染料 ､墨水的溶剂。正因为PHA汇集了这些优良的性能，使其可以在包装材料､粘合材料､喷涂材料和衣料､器具类材料､电子产品､耐用消费品､农业产品､自动化产品､ 化学 介质和溶剂等领域中得到应用。
研究历史
20世纪初，在 A zotobacter chroococcum 中发现了一种亲苏丹染料、可溶于 三氯甲烷 的类脂肪 包涵体 ，其后在 芽孢杆菌属 megaterium 中又发现了类似的包涵体，其组成被鉴定为聚-D-3 -羟基丁酸 （poly-D-3-hydroxybutyric acid or P-(3HB) )。20 世纪60年代，除了D( ─)-3 γ-羟基丁酸 (3HB) ，其它 单体 开始有了报道。 20世纪80 年代初，在细菌合成的PHA 中发现了3- 羟基 戊酸 、3-羟基 己酸 和3-羟基 辛酸 单体。之后，在众多的PHA 合成菌中发现了许多新的单体，到1998 年，已经有超过125 种PHA 被发现。可以期望将有更多的PHA 组成单体通过用不同的菌种、不同的发酵 底物 以及代谢调控等方法被合成和发现。
组成分类
PHA 大多数单体是链长3～14个 碳 的3-羟基 脂肪酸 ，其侧链R是高度可变的饱和或不饱和、直链或支链、脂肪族或芳香族的基团。根据 单体 的碳原子数。
PHA可以根据单体中碳原子数目的不同分为3种：短链short-chain-length (SCL) 即3-5个碳原子,中链medium-chain-length (MCL) 即6-14个碳原子 and 长链long-chain-length (LCL) 即多于14个碳原子。目前已经有多于100种不同的单体被报道，但是并没有发现多于14个 碳 组成的长链PHA。
性质
PHA是由具有光学活性的(R)23HA 单体 组成的线性可降解 聚酯 ,其 物理性质 主要是由其单体组成决定的。由3(HB) 组成的 均聚物 P(3HB) 机械性能和加工性能都比较差，而其它的 单体 的插入会显著地改善PHA 的性能并带来一些新的特性，所以对非3 (HB) 单体的寻找吸引了科技和工业界的注意。P(3HB) 是最常见的生物聚酯，可以被很多种细菌所合成，其 结晶度 为55 %～80%。不过，在细菌体内的聚合物为不溶于水的 包涵体 为无定型态。
优势
与 PLA 等生物材料相比，PHA结构多元化，通过改变菌种､给料､发酵过程可以很方便地改变PHA的组成，而组成结构多样性带来的性能多样化使其在应用中具有明显的优势。根据组成PHA分成两大类：一类是短链PHA( 单体 为 C3 C5)，一类是中长链PHA(单体为C6-C14)，这些年已有报道菌株可合成短链与中长链共聚 羟基 脂肪酸甲酯 。PHA的生产经历了第一代PHA—— 聚羟基丁酸酯 ( PHB )，第二代PHA——羟基丁酸酸共聚酯(PHBV)和第三代PHA—羟基丁酸已酸共聚酯(PGBHHx)的生产，第三代PHA的 PHBHHx 是由 清华大学 及其合作企业实现了首次大规模生产，第四代产品P34HB（聚3-羟基丁酸酯/4-羟基丁酸酯 共聚物 ）,国内生产企业主要以 天津国韵生物材料有限公司 （10000吨/年）和深 圳 意可曼生物科技有限公司（5000吨/年）。与传统化工塑料产品的生产过程相比较，PHA的生产是一种低能耗和低 二氧化碳 排放的生产，因此从生产过程到产品对于环境保护都是很有利的。
PHA既是一种性能优良的环保 生物塑料 ，又具有许多可调节的材料性能，其随着成本的进一步降低以及高附加值应用的开发，将成为一种成本可被市场接受的多应用领域 生物材料 。由于它是一个组成广泛的家族，其从坚硬到高弹性的性能使其可以适用于不同的应用需要。PHA的结构多样化以及性能的可 变性 使其成为生物材料中重要的一员。相对于PLA，PHA发展的历史很短，发展的潜力更大，其应用的空间也更大。
合成方式
PHA只能在 细胞 体内合成。许多蛋白参与了PHA合成、保持、降解和其它相关的 代谢途径 。因为PHA在细菌体内存在为 细胞质 内不连续的 包涵体 ，许多蛋白位于PHA包涵体的表面。
由于PHA合成酶的关键作用，其作用机制和性质对细菌合成PHA的类型是非常重要的. 不过因为很难获取 羟基 脂肪酸 辅酶A 和高纯度的合成酶，对合成酶的 底物 特异性研究一直面临困境. 虽然合成酶底物特异性由其本身的生理环境决定的，但是还可以用分子手段来研究在其它环境中的情况。
合成途径包括： 糖酵解 途径; TCA 循环；脂肪酸B氧化途径; 脂肪酸 生物合成 起始途径; 脂肪酸生物合成延长途径; 其它相关途径。
有关信息
PHA生产的另一条可行的途径是利用转基因植物来实现。PHA在植物中的合成，可以利用光能消耗 二氧化碳 ，成为一种可持续､可再生的材料生产方式。现在已在烟草､马铃薯､棉花､油菜､玉米､苜蓿[xu]等植物中实现了包括PHB､PHBV以及中长链PHA等不同PHA的合成。而其中在马铃薯块根中的PHA合成是最具生产前景的。目前PHA的价格还很难和石油化工塑料相竞争，而 聚丙烯 的价格低于1美元/kg，而一些最便宜的生物可降解塑料的价格为3-6美元 /Kg，而当今理想的PHB的生产成本为4美元/kg，随着规模的扩大，生产成本将进一步降低，但很难达到2-3美元/kg，这主要是由于细菌发酵底物成本所决定。但通过转基因植物的PHA合成，有望将PHA的成本大大降低，因为植物利用 二氧化碳 和 太阳能 生产植物油和淀粉的成本分别为0.5-1美元/kg和0.25美元/kg，另外植物中PHA的提取过程也有了较好的研究，提取成本不高于细菌中PHA的提取成本。PHA在植物中的生产将使经济作物的可再生资源使用大大地迈进，这个项目的成功可能使到2020年植物生产基本化学原料和材料中可更新资源的使用增大5倍。
应用前景
PHA因其良好的 生物降解 性和生物相容性在药物缓释体系中发挥着越来越重要的作用。最早的PHA作为药物释放包裹微球的研究是1983年对于 PHB 的研究，之后随着PHBV 的发展，PHA的药物包裹研究带来了很大的进展。研究表明可通过调节PHA的 单体 组成､分子量､药物包裹量､包裹颗粒大小实现药物的可控 速率 释放。此外，很多学者还利用 聚己内酯 等其他聚合物与PHA进行混合包裹药物的研究也取得了一定的成果。在PHA近十年的研究热潮中，虽然在生产和应用方面的主要技术专利仍掌握在美､欧､日等 发达国家 和地区中，但我国这几年在这方面的研究取得了长足的进展，在生产方面掌握了一些具有自主 知识产权 的菌种和后期工艺，特别是近两年在组织组织工程研究方面有较好的研究成果，已有多项专利处于申请公开期，这些为PHA作为我国有自主知识产权的 生物材料 今后的产业化打下了良好的基础。
医疗级PHA
据 陈国强 介绍，医疗级PHA有优异的生物相容性，降解过程中可以维持力学性能，而且其降解产物可以促进 细胞 快速生长。国内外大量研究表明，其在组织修复和可吸收医疗器械中大有可为。但目前市面上没有商业化的医疗级PHA供应。