PHA簡介
塑膠已成為現代生活的一個重要部分，因為它有許多可用的價值，例如耐用和抑制降解。這些不可降解塑膠以每年兩千五百萬噸的速度堆積在環境中。近來，全球環境問題和固體垃圾處理問題開創了生物可降解塑膠發展的領域，要求新型塑膠必須保留傳統塑膠的物理和化學性質，這些正在發展的生物可降解塑膠包括PHAs、polylactides、酯族聚酯、多糖和共聚物和/或它們的混合物。據估計，生物可降解塑膠聚合物的需求量在2000年可望達到每年一百四十萬噸，並有望增長。然而，面臨的問題是作為傳統塑膠的替代品，生物可降解塑膠因其高價無法與石油化工生產的塑膠相競爭。在生物可降解塑膠的候選品中，由於PHAs與傳統塑膠的相似物質性質和可降解性，引起了對它的很大重視。綜述文章有很多，內容包括：PHAs的一般性質，細菌合成 PHAs方面的生理學、遺傳學、和分子生物學，PHAs發展合成新的單體結構，PHAs聚合物的性質特徵，以及PHAs的生物可降解性。近來，許多結果已經套用於發展PHAs的經濟產物的生產。這裡我們將回顧一下PHA的研究進展和使用細菌生產PHAs產品的進展。
PHAs生物合成
PHAs 是羥基脂肪酸(HA)的聚合體,具有通用結構式。許多細菌合成和積累PHAs是做為碳源和能源儲備物質或在限氮富碳的條件下降解過剩的能量作為儲備。當有限的氮源重新供給時，聚羥基脂肪酸回被分子內解聚酶降解，既而被作為碳源和氮源被代謝。由於生物合成酶的立體專一性，生物聚酯的單體羥基脂肪酸都是D(-)構象。根據微生物和生長條件的不同，聚合物分子量在2×105到5×106道爾頓的範圍內。在細胞中PHA聚集成不連續的顆粒體，在不同菌種中每個細胞中的數量和大小都不相同。在Alcaligenes eutrophus中已經發現了每個細胞中有8-13個顆粒體，直徑在0.2到0.5μm之間。這些顆粒體在電子顯微鏡或相差顯微鏡下可觀察下表現為高折射體。PHA聚合體的成分和數量可以通過甲醇酯化後用氣相色譜來測量。積累PHA的微生物能很容易地通過氨基偶氮苯-β-萘酚或硫酸奈爾藍染色來辨認出。據報導大約 300種不同的細菌能積累PHAs，包括革蘭氏陽性菌和陰性菌。自從1926年第一次發現聚3-羥基丁酸酯[P(3HB)]，PHAs在細菌中的組成已測出了80多種單體。其中3-羥基脂肪酸是3到14碳的，包括飽和的或不飽和的直鏈或含有脂肪族或芳香族的支鏈。根據單體中的碳原子數，PHAs能被分為兩組：短鏈PHAs（scl PHAs）,包含3-5 個碳原子；中鏈PHAs(mcl PHAs),包括6-14個碳原子。這主要由於PHA合成的底物專一性，使它只能接受一定數量的碳原子長度的3-HAs。A.eutrophus PHA合成能聚合包含3-5碳原子，但不能包含6個或更多。對於scl PHAs單體在其它碳原子上被氧化而不是三號碳，例如4-羥基丁酸(4HB)、4-羥基戊酸(4HV)、5-羥基戊酸(5HV)。除了最近被確定的4-羥基己酸，在三號碳上被氧化。許多mcl PHAs 包含有不同作用的官能團，如烯基、直鏈烷基、鹵素、苯基和氰基。這些PHAs生物合成的靈活性使得新功能的聚合物的設計很有潛力。
大多數PHAs合成酶無論是對scl PHAs還是mcl PHAs都是具有專一，但是最近發現至少有六個事例通常認為的不一樣。一種Pseduomonas putida的陰性突變株隱藏了Thiocapsa pfennigii PHA 生物合成基因在4-羥基己酸的培養基上能積累含有3-羥基丁酸(3HB)、4-羥基己酸(4HHx)和3-羥基辛酸(3HO)。同時，A.eutrophus的PHA陰性突變株隱藏了這些包含3-羥基丁酸(3HB)、3-羥基己酸 (3HHx)和4-羥基己酸(4HHx)的三聚酯。Rhodococcus ruber能利用己酸合成3-羥基丁酸(3HB)、 3-羥基戊酸(3HV)、3-羥基己酸(3HHx)和4-羥基己酸(4HHx)的共聚物。Aeromonas sp. 的兩種菌種 可以在12碳以上脂肪酸的培養基上積累聚(3-羥基丁酸-3-羥基己酸)[P(3-HB-3-HHx)]。嚴格厭氧菌 Syntrophomonas wolfei能用己酸合成一種3-HB和3-HHx的共聚物。有人發現從土壤中分離出 Pseudomonas sp.61-3甚至能用葡萄糖酸鈉這樣的4-12碳的碳源合成3-HA的自由共聚物。基於這些發現，我們應該重新考慮PHA合成酶的結構和底物專一性的關係，再次定義PHA合成酶群是十分必要的。
PHA合成途徑的最新解釋有四種比較詳細。在A.eutrophus中，兩分子乙醯輔酶A通過β-酮硫解酶生成乙醯乙醯輔酶，然後在依賴型NADPH脫氫酶的作用下，被還原的D(-)-3-羥基丁醯輔酶A，隨後又在PHA合成酶的作用下，連線到聚3-羥基丁酸的鏈上去。A.eutrophus中的生物合成和降解途徑(詳見圖2)。菌種Rhodospirillum rubrum 的PHA合成和A.eutrophus的大致一樣。在NADH的作用下，乙醯乙醯輔酶A被還原成L(+)-3-HB-CoA，接著它在兩個烯醯水合酶的作用下，變成D(-)-3-HB-CoA． P.oleovorans和屬於rRNA同源種族Ⅰ的大多數假單胞菌屬可以用鏈烷、鏈烷醇、鏈烷酸酯來合成mcl-PHA。有人猜測β-氧化途徑中的3-羥基乙醯CoA中間體導致了PHA的合成。除了P.oleovorans外, 大多數的同源種族Ⅰ的假單胞菌也用乙醯輔酶A經過脂肪酸合成途徑合成mcl-PHAs。這指的是Pseudomonas aeruginosa的PHA合成途徑。最近，通過對P.putida脂肪酸代謝途徑的13C-核磁共振研究表明β-氧化和脂肪酸獨立其實合成作用。
PHA生物合成的分子生物學和酶學研究
細菌合成PHA途徑的關鍵酶已經被詳盡地研究到了分子水平。PHA合成酶的基因可以從下列菌中被克隆：產鹼桿菌(Alcaligenes eutrophus), Acinetobacter shaposhnil kovii, Lamprocystis reseopersicina, Methylobaterium extorquens, Paracoccus denitrifans, Pseudomonas citronellolis, Pseudomonas mendocina, Pseudomonas oleovorans, Pseudomonas putida, Pseudomonas sp.DSM1650, Pseudomonas sp.GP4Bh1, Rhodobacter sphaeroides, Rhodococcus ruber, Rhodospirillum rubrum, Syntroophomonas wolfei, Thiocapsa pfennigii, Thiocystis violacea。在真氧產鹼桿菌（A.eutrophs）中，PHA合成酶基因位於單獨的操縱子之內，用phbC-A-B 表示。它各自編碼PHA合成酶，β-酮硫解酶，NADPH依賴型的乙醯乙醯輔酶A-脫氫酶。在P.oleovorans 和P.aeruginosa中，PHA 合成基因位於相似的PHA合成酶基因任一側的PHA解聚酶。在 C.vinosum 和T.violacea PHA合成分別涉及到三四個基因，各自被至少兩個不同的重疊啟動子轉錄。首先，提到的聚3-羥基脂肪酸酯合成的前兩個酶—— β-酮硫解酶和乙醯乙醯輔酶A脫氫酶（EC1.1.1.36）已經在許多細菌中得到了詳盡的研究。PHA合成中的第一個酶——β-酮硫解酶控制著A.entrophus和Zoogloea ramigera中的聚3-羥基脂肪酸酯的合成。有人已經測出A.entrophus中的那兩個獨特的酶擁有不同的底物專一性，任何一個酶在聚3-羥基脂肪酸酯合成中都有作用。在A.entrophus和Zoogloea ramigera 中已測出兩個不同的乙醯乙醯輔酶A脫氫酶有不同的底物專一性和輔酶專一性。只有NADPH依賴型脫氫酶被發現參與聚3-羥基脂肪酸酯的合成。
由於在純化過程中難以保持酶穩定性，到目前為止PHA合成酶（無EC編碼）還未得到詳盡的研究。A.eutrophus 的PHA合成酶對C3到C5的單體D(-)-羥基乙醯輔酶A有專一性。大腸桿菌可以把A.eutrophus的PHA合成酶過量表達成為可溶形式，由此展現了PHA合成酶的活動機制。一般看來，PHA 合成酶催化聚合系統和脂肪酸合成系統是相似的。生長鏈於半胱氨酸巰基和磷酸泛醯巰基乙胺之間循環，以便交替進行載入和延長。很多成功的實驗已經證明了半胱氨酸319（C319）影響了酶的活性，其中包括了突變基因定位實驗。另外，已證明有一個絲氨酸殘基，很有可能是A.eutrophus中的S260 ,需要用phosphopantetheine 來進行翻譯後修飾。 顯然，這種殘餘物可以保留在所有的10種PHA合成酶中。其它細菌PHA合成酶的詳盡研究將揭示酶結構、底物專一性和活性位點的聯繫，這樣就易於控制聚酯的較大規模的合成。
PHA的生產
在限氮、限磷、限鎂或限氧的不良條件下，多數細菌都可以合成PHAs作為分子內積累。所以，改進培養方案使這些條件能夠生產大量PHAs是十分重要的。例如Alcaligenes latus這類的細菌和Azotobacter vinelandii 的一突變株，它們在營養缺乏的條件下是可以積累PHAs的。為PHA的工業生產所做的微生物篩選工作應考慮到多方面的因素，其中包括細菌對廉價碳源的利用、細菌生長速率、聚合物合成速率和積累的最大限度。D 最近，有人已經得出了某些碳源生產PHA產量的計算公式。這樣就能套用於PHA的初級計算。由於PHA的回收問題對總體經濟預算有影響，所以這一問題也應被考慮。在考慮過這些因素後，只有幾種細菌被確定為PHA的生產用菌。要降低生產PHA的總成本，重在高產量和低成本。分批加料和連續培養已使產量提高。在不同的PHAs成員中，只有3種PHAs，即P(3HB),P(3HB-co-3HV)和P(3Hhx-co-3HO)能生產出相當高濃度的高產量。這樣的結果，或者由於難於發展不常用（又高價）的碳源作為培養基質，或是由於缺乏套用實例以驗證高產量的消耗。然而，當這些條件都滿足之後，這些不尋常的聚酯很有可能用下述方法大量生產。
真養產鹼桿菌
真養產鹼桿菌（Alcaligenes eutrophus）能用簡單碳源積累大量PHB，可達細胞乾重的80%，因此得到廣泛研究。英國的ICI公司已公開了關於生產及提取PHA的許多專利，近來用葡萄糖及葡萄糖和丙酸的混合物分別分批投料的大規模的生產PHB和P（3HB-co-3HV）。最初，真養產鹼桿菌（Alcaligenes eutrophus）是在葡萄糖無機鹽培養基上培養，只是加入維持細胞生長的磷酸鹽。大約60小時後，細胞的磷酸鹽得到限制，而後在40-60小時中，用加入的葡萄糖積累PHB。P（3HB-co-HV）的生產與前者的不同只在於聚合體積累過程中加入了葡萄糖和丙酸作為培養基。共聚物中含有0-30mol%HB，此比例可由葡萄糖與丙酸的比例來控制。要生產HV占大部分（近90%）的共聚物，則要加入丁酸和戊酸，但還未達到工業生產的規模。在研究院所中，已發展了用真養產鹼桿菌（Alcaligenes eutrophus）大量生產PHA的幾種策略。在培養時，如控制葡萄糖的濃度在10-20g/l，50小時之內，細胞乾重可達164g/l，PHB的濃度可達121g/l，PHB的含量可達76%，結果，PHB的最高產量可達2.42g/L*h。用同樣的培養方案，可以用葡萄糖和丙酸的混合物生產出高於110g/L的P（HB-co-HV）。除了葡萄糖以外的碳源，也能被真養產鹼桿菌（Alcaligenes eutrophus）用來生產PHA。真養產鹼桿菌（Alcaligenes eutrophus）的一個突變株也能用乙醇生產PHB，但PHB的最高濃度可達47g/L。用丙醇或戊醇加入乙醇，可生產P（HB-co-HV）。
要節約成本，可考慮以氫氣或二氧化碳做為發酵底物。然而，易燃氣體的安全問題，會導致高成本而使此過程並不經濟。許多與日本一家氣體公司合作的科學家們已在研究用氫氣和二氧化碳合成PHB，已設計出一種特殊的發酵系統，能使PHB的產量在40小時之內達到62g/L。已有報導，用油酸做為碳源分批投料，在60小時內可生產32.5g/L的PHB。這預示有可能用廉價蔬菜油或長鏈脂肪油生產PHA。
Alcaligenes Latus
Alcaligenes Latus 和 Azotobacter vinelandiiA.latus能被考慮作為PHA生產的候選品，是由於它的生長迅速以及在生長期就積累PHA。進一步講，它能利用蔗糖作為碳源，這就表明了可以用廉價甜菜糖蜜或甘蔗糖蜜生產PHA.生物技術研究單位Biotechnologisch Forschmngsgellschaft mbH (BTF)與其它奧地利公司聯合開發了一種工藝，用A.latus btF-96來生產P(3HB)，在15m3的發酵罐中每周產量可達一噸。儘管不再採用這種工藝，仍有很多研究所中的研究者們正在開發一種新工藝，它以分批投料和連續操作為基礎，來更有效的用A.latus生產PHA。
A.vinelandii的一種突變株——UDW，它由於在指數生長期中可以積累P(3HB)達到細胞乾重的75%以上，而變得很吸引人。有人已闡述了用甜菜糖蜜大量積累P(3HB)的事實。有人已經研究了不同複合氮源對P(3HB)合成的影響。在搖瓶培養時加入0.2%的魚蛋白腖，可使P(3HB)的濃度達到7.5g/L。這樣的產量是用葡萄糖無機鹽培養基（無魚蛋白腖）上培養的25倍。用分批投料的方法培養47小時後可得到32g/L的P(3HB)，這相對於0.34g P(3HB)/g葡萄糖的產量來說是十分高的。
甲基營養菌屬
甲基營養菌屬被ICI考慮做為生產P(3HB)，是由於它能利用甲醇這種廉價的碳源。然而，PHA的積累太少以至於是提取過程變得很困難，這使許多公司不得不放棄了這種生產PHA 的工藝。然而，甲醇的廉價促使很多研究者開發生產PHA的新工藝。有報導稱，甲醇可用作碳源。用 Protomonas extorquens可在完全自動分批投料的情況下，使Ｐ(3HB)的濃度高達149g/L。然而，需要170h才能達到這一濃度，這是由於P(3HB)的產量只有0.88g/L*h。通過用正戊醇作為共底物，可產生P(3HB-co-3HV)的共聚物。通過提高聚合物回收率，用？？？可得到含量占細胞乾重50-60%的PHA。而且，如果PHA的含量可提高兩倍以上，這種用廉價甲醇生產高濃度PHA的工藝將得到很高的讚譽。重組大腸桿菌
由於大腸桿菌已被研究得很詳盡，大腸桿菌已成為了一個生產各種蛋白質的大工廠。目前已有很多人研究重組大腸桿菌的PHA 生產能力。研究發現，將A.eutrophusPHA合成基因克隆在E.coli中之後，這段基因將連續表達，且能在此重組E.coli中積累大量P(3HB)。已有很多的報導了宿主質粒系統和高效生產P(3HB)技術的發展。在培養末期，重組E.coli中的P(3HB)的積累可達到細胞乾重的80-90%。用連續培養和穩定PH值的方法可使P(3HB)的濃度高達80g/L，每小時產量多於2g/L。用穩定高拷貝數質粒重組E.coli來高效合成P(3HB) 是十分必要的。選擇合適的宿主菌種E.coli的選擇也很重要，因為經測試，不同菌種合成P(3HB)的能力很大的不同。通過重組E.coli合成P(3HB)不需要限制氮源，但是依賴於乙醯輔酶A的數量。很明顯，P(3HB)的合成受加入的複合氮源胺基酸和油酸的影響。這看起來是由於這些情況下，PHA合成途徑中的協同因子——乙醯輔酶A和NADPH對於PHA合成是很有用的。
重組E.coli的細胞在聚合物的合成和積累時經歷一次絲狀分裂。細胞絲狀分裂是由於一種重要的細胞分裂蛋白FstZ的失活，並被這種蛋白的過度表達而抑制。用能抑制絲狀分裂重組E.coli可使提高P(3HB)合成。已有報導了用蔗糖生產P(3HB)菌種為重組E.coli的發展。用一E.coli突變株能夠以葡萄糖和丙酸為底物生產包含40 mol%的3HV的P(3HB-co-3HV)的共聚物。目前還沒有報導連續培養重組E.coli生產高濃度的共聚物。用重組E.coli生產PHAs有許多優點：1.生長迅速，可達到高濃度的細胞，以提高產量；2.可積累大量聚合物；3.可利用許多廉價碳源；4.純化PHA很容易；5.相對於聚合物合成酶系統，它缺乏一系列解聚酶。然而，需要解決的問題是，如何提高高濃度細胞培養時的需氧量，而使這一工藝成為目前經濟可行的。以上詳細描述了這些工藝，其它的可從別處得到。已有人分離出了許多可利用單一碳源生產不同聚合物的其它微生物。用這些微生物生產共聚物，將有可能降低生產消耗，這是因為丙酸、戊酸這樣的高價共底物不再被利用。E.coli以外的許多重組微生物也正被考慮為經濟生產PHAs或不尋常的PHAs。
轉基因植物
澱粉是一種豐產聚合物，每公斤售價為20美分。把PHA生產變得象澱粉一樣廉價的目標，是許多研究者開始調查在轉基因植物中生產P(3HB)的可能性。由於PHA合成的第一個酶——(酮硫解酶存在於較高等的植物細胞質中，於是在植物細胞中合成PHA只需要還原酶和PHA合成酶。一種小型油種轉基因植物Arabidopsis thaliana，它包含了A.eutrophus的生物合成基因。這種植物在細胞核、液泡和細胞質中積累P(3HB)的顆粒直徑約0.2-0.5微米。然而，P(3HB)的積累數量只有每克鮮重100微克。而且，植物在生長過程中往往會由於甲羥戊酸旁路的底物嚴重缺少而被損害。為了避免這個問題並提高聚合物的產量，進行了更深入的基因調控，來轉移內源代謝中去除的碳及調節組織的特異性和基因的按時表達。這個質粒被建議做P（3HB）積累的理想位置，這是由於這是一個碳通過乙醯輔酶A的高通量位置。
最近，A.eutrophus的遺傳工程基因被成功定向到植物質粒，而且質粒中的酶是活性的。A.eutrophus的PHA合成基因被修飾成靶質粒，通過核酮糖二磷酸羧化酶的過渡肽鏈融合到N-末端，而且該基因是在CaMV35S啟動子的控制之下。A.eutrophus的PHA合成酶的雜交表達使P（3HB）的積累達到10mg/g鮮重，大約乾重的14%。這些結果表明，用轉基因植物生產PHA可能會是很經濟的。我們很有可能在未來看到農民們在他們的土地上種植塑膠，以後也會在市場上出現一種新型農產品----“塑膠土豆”。
PHA的提取
在發酵過後，包含PHA的細胞可通過離心、過濾或絮凝離心等傳統的程式分離。在收穫細胞後，要使細胞破碎，以便於回收聚合物。許多不同的方法已被開發用來提取PHA。大多數方法是被開發為A.eutrophus生產P（3HB）的。第一種方法經常用，是用溶劑提取生物質中的P（3HB）。這些溶劑有氯仿、二氯甲烷、propylene carbonate和二氯乙烷。由於溶液的高濃度，即使是稀釋的PHA溶液，溶劑的需要量大約是待提取聚合物的20倍。即使溶劑回收使用，如此大量的用量使得這一方法既不經濟又不很吸引人。許多其它方法也被考慮，其中包括用次氯酸鈉消化細胞內非PHA物質。雖然這種方法對於非PHA的細胞物質的降解很有效，但是它嚴重降解P(3HB)。在用次氯酸鈉的同時用氯仿可以明顯地減少PHA的降解。句報導，加入氯仿可立即溶解被次氯酸鈉分離出的P(3HB)，保護聚合物不被降解。一般來說，95%以上的聚合物純化度是用次氯酸鈉處理後得到的。
ICI已開發了水系酶解的方法，作為溶劑抽取的替代。這一工藝包含了生物質的熱處理、酶消化以及用陰離子表面活性劑清洗以溶解掉胞內非PHA的物質。象A.vinelandii和重組E.coli 的細菌在積累了大量PHA 之後變得很脆弱。單獨用1N的氨水處理A.vinelandii的細胞10分鐘後，P(3HB)的純化率可達到94%。抽取重組E.coli的聚合物也套用上述方法。有人介紹過用噬菌體溶菌基因去破壞積累PHA 後E.coli細胞 。PHA的回收對整體經濟問題有著決定作用，所以簡單、經濟的聚合物抽提方法的開發是很有前景的。
聚合物的特性
PHAs最重要的性質就是生物可降解性。本文中不將詳述PHAs的聚合物特性，但對於PHAs的潛在的性質、與套用相關的設計發明都將簡明敘述。目前，細菌中PHAs中P(3HB)和P(3HB-co-3HV)的物理性質和熱塑性以得到很多的研究。P(3HB)是立體專一性的，由於D(-)構型中的所有碳原子都是不對稱的，所以它具有高度結晶性，55-80%的結晶體是相對堅硬的。P(3HB)的玻璃樣轉變溫度和熔點分別為大約5、125(C。P(3HB)有許多有用的特性，如防水性、壓電性及光學純度。P(3HB)的商業套用有兩個主要的缺陷。第一，P(3HB)的在熔點不穩定，因為它在約200(C時回分解，而這個溫度與它的熔點相近。第二，P(3HB)在通常條件下，存放幾天后會變脆。於是，有人試圖加入3-HV的單體共聚以降低它的脆性，或者混入其它聚合物，或化學合成穩定P(3HB)。最近，一個有趣的發現表明退火處理是P(3HB)老化在很大程度上可防止變脆。
P(3HB)的機械性能包含楊氏模量（3.5GPa）和抗伸拉強度(40MPa)都於聚丙烯相似。然而它的失效應變大約為5%，明顯低於聚丙烯（400%）。P(3HB-co-3HV)的共聚物（ZENECA公司生產，商品名為BIOPOL），有許多機械性能。可從表1看到隨3-HV含量的增加，聚合物變得堅硬（可見壓縮強度的增加），變得柔韌（可見楊氏模量的減少），失效應變也隨共聚單體部分的增加而增加。而且，隨3-HV含量的增加其熔點降低。這就使熱處理聚合物時不致使它降解，因為熔點降低而降解溫度不變。這些性質可調節發酵中3-HV的含量。現在其它PHAs的性質還未得到。
其它PHAs和合成聚合物的比較可見表1。PHAs家族在機械性質上表現了很大的差異，既有堅硬的晶體，有的彈性還很好。這些都依賴於其單體的組成，而使它的套用範圍更加廣闊。例如，Mcl-PHAs是半晶體的彈性體，熔點低，抗伸拉強度低，失效應變高，可在電子束輻射後交聯成為一種生物可降解橡膠。目前，P(3HB-co-3HV)是唯一的產量很大的共聚物。我們還將要開發其它PHAs的生產，使這些生物可降解聚酯都有其使用價值。
生物降解
PHAs最吸引人的特性是它們的生物可降解性。有人已分離出許多需氧、厭氧的細菌和真菌，它們都可降解PHAs。它們來自不同的環境，有的來自土壤，象Acidovorax facilis, Aspergillus fumigatus, Comamonas sp., Pseufomonas lemoignei和 Variovorax paradoxus; 有的來自活性污泥，象Alcaligenes faecalis 和 Pseudomonas fluorescens;有的來自海水，象Comamonas testosteroni; 有的來自湖水，象Pseudomonas stutzeri; 有的來自厭氧污泥，象Ilyobacter delafieldii。這些微生物可排出PHA胞外降解酶，使PHAs降解成為可溶的單體和低聚物，並被它們作為碳源來利用。PHA胞外降解酶可從下列菌中分離：A.faecalis, Comamonas sp., C.testosteroni, P.fluorescens, P.lemoignei, P.pickettii, P.stutzeri和Penicillum Pinophilum。PHA胞外降解酶基因可從 A.faecalis, P.fluorescens和P.lemoignei中克隆、特異表達。從PHA降解酶的生物化學和分子特性可推斷出這個酶有一個疏水域，它使作為與PHA表面連線的結合位點；還有一個催化域，他包含列解酶的共有序列，甘-X1-絲-X2-甘。我們應注意到，PHA胞外降解酶在作用上與胞內酶是不同的。胞內的PHAS是流動的和非結晶的彈性體，它們都可被胞內酶降解。。在回收過程中，PHAS變性，結晶度變得更高變形PHAS能被胞外降解酶水解，而很難被胞內降解酶作用。
生物降解率的影響因素包括環境中微生物的數量、溫度和待降解塑膠的性質。PHA被有氧降解的最後產物是二氧化碳哈、和水，如在厭氧條件下也會生成甲烷。有很多機構已經研究了不同環境對P(3HB)和P(3HB-co-3HV)降解率的影響。有人發表說P（3HB-co-3HV）在厭氧污水、土壤和海水中被降解的時間分別為6、75、350個星期。由於PHA的生物可降解性，它很適應於生態系統。包括PHA在內的碳的循環可見。
套用與商業價值
PHAs被考慮作為塑膠的代用品，是由於它具有生物可降解性和/或生物適應性，以及它具有很大的工業價值和套用範圍。P（3HB）的降解產物D-（-）-3-HB是一種所有高等動物的中間代謝體。有一種包含100-200單體的低分子量P（3HB），它作為離子通道中的組成存在與原核、真核有機體細胞膜中。最近，有人測出它在人體血漿中也有相當高的數量。所以，將P（3HB）植入人體組織是無毒的可能性很大。PHAS的一些可能的套用可見表2。全球許多都正在開發生產PHAS，可見表3。目前，ZENECA生物製品公司是P（3HB）和P（3HB-co-3HV）唯一的大規模商品生產商。它目前的產量是每年1000噸，預計本世紀末它的產量可達到幾千噸。1990年，德國Wella洗髮水公司出售一種洗髮香波瓶（商品名為SANARA），它是用BIOPOL生產的。在日本，用BIOPOL生產用於銷售的有容器、可棄刀片、食品碟。大量訂購BIOPOL可折扣至目前每公斤16美元的價格。
