1.5.2.1 Đặc điểm về cấu trúc
PHAs là một trong các loại chất dẻo sinh học, có bản chất là polyeste của hydroxyalkanoates. Lần đầu tiên PHAs được tìm thấy ở một loài vi khuẩn có tên là
Bacillus megaterium năm 1926 [46]. Nhiều năm sau, PHAs bắt đầu được phát hiện
trong cơ thể của nhiều loài VSV khác [40, 67, 27, 68]. PHAs được tổng hợp và giữ trong tế bào chất ở dạng không hòa tan, được coi là một dạng năng lượng dự trữ của tế bào [63]. Chúng có thể bị phân hủy nhờ quá trình trao đổi và xúc tác của enzym nội bào thành cacbon và giải phóng năng lượng, hỗ trợ dinh dưỡng cho tế bào. Trong
tế bào, PHAs thường được giữ dưới dạng các hạt riêng biệt (granules), kích thước và số lượng của các hạt biến đổi tùy thuộc vào các loài VSV. Riêng trong một tế bào ở loài Alcaligenes eutrophus có khoảng 8-13 hạt với đường kính hạt tương ứng khoảng 0,2 – 0,5 µm quan sát được dưới kính hiển vi điện tử [29]. PHAs gồm hơn 150 monome, chiều dài mạch từ 3 – 14 nguyên tử cacbon với trọng lượng phân tử khoảng 50.000 – 1000.000 daltons [41].
Cấu trúc của PHAs được minh họa trên hình 3.
Hình 3. Cấu trúc của PHAs
[Nguồn: Ngô Thị Hoài Thu, 2006]
PHAs được chia thành hai nhóm tùy thuộc vào số nguyên tử cacbon trong phân tử: +/ PHAs mạch ngắn: bao gồm 3 – 5 nguyên tử cacbon;
+/ PHAs mạch dài: bao gồm 6 – 14 nguyên tử cacbon.
PHAs có đặc tính của các polyme chịu nhiệt như trọng lượng phân tử lớn, độ đàn hồi cao, nhiệt độ nóng chảy từ 50 – 1800C [33]. Dựa vào số lượng nguyên tử cacbon trong phân tử, PHAs có thể chia thành nhiều loại như: poly (3- hydroxylbutyrate) (PHB), poly (3-hydroxyvalerate) (PHV) và poly (3- hydroxylbutyrate-co-3-3-hydroxyvalerate) (PH-PV). Tính chất vật lý của một vài dạng PHA và polypropylen được chỉ ra trên bảng 2.
Bảng 2. Tính chất vật lý của một vài dạng PHA và polypropylen
P (HB-HN)a
3 mol % 14 mol % 25 mol % Nhiệt độ nóng chảy (0
C) 175 169 150 137 176
Chuyển trạng thái (0
C) 15 - - -1 -10
Sức căng (Mpa) 40 38 35 30 34,5
Độ đàn hồi (%) 6 - - - 400
Ghi chú: -: Không xác định; a: poly (3-hydroxylbutyrate-co-3- hydroxyvalerate)
[Nguồn: Ozomu, 2004]