综述：PHA生物合成中的环境与操作胁迫：机制、挑战及可持续解决方案

（编辑推荐）本综述系统探讨了利用廉价碳源生产聚羟基脂肪酸酯(PHAs)过程中面临的渗透压（盐度）、有机负荷率(OLR)和氧化还原胁迫机制，提出通过调控营养输入、菌种选育（如耐盐菌）及抗氧化策略可平衡PHAs合成/动员（最高达68 wt%），为降低生产成本（较传统塑料高3-12倍）提供理论支撑。

　　

Abstract
聚羟基脂肪酸酯(PHAs)作为可完全自然降解的绿色生物材料，其商业化应用受制于高昂生产成本（较石油基塑料高3-12倍）。研究表明，采用污泥发酵液、粗甘油等廉价碳源可降低50%成本，但会引入盐度（如含8.76 wt%钠/钾残留）、有机负荷（OLR达4.56 g COD L^-1 d^-1）等胁迫因素，导致PHAs含量从51 wt%骤降至18 wt%。

The effect of osmotic pressure on PHA production
盐度胁迫呈现双刃剑效应：1.2 wt%盐度下PHAs积累量24h达68 wt%，但6h后降解至48 wt%。机制上，高盐诱导活性氧(ROS)爆发会抑制合成，而添加钾盐或镁盐（如K⁺/Mg²⁺ 1:1）可通过调节胞内渗透压缓解抑制。耐盐菌株Halomonas campaniensis在3.5 wt%盐度下仍保持60 wt%产率。

The effect of OLR on PHA production
有机负荷阈值效应显著：酿酒废料中0.1 wt%乙醛或甘蔗渣0.67 wt%单宁会引发碳源毒性。当OLR从2.05提升至4.56 g COD L^-1 d^-1时，PHAs产量下降61%。采用两阶段培养（先0.5 wt%盐度适应，后1.5 wt%生产）可使VFA转化率提升至62 wt%。

Effect of redox pressure on PHAs accumulation
氧化还原调控是核心：feast-famine策略中，饥饿期微生物通过PHAs分解获取能量（NADH/NAD⁺比值升高），而添加抗氧化剂（如0.1 mM谷胱甘肽）可维持ROS平衡，使PHAs合成效率提升35%。

External regulatory measurements
表1总结调控手段：针对盐度＞1 wt%的碳源，推荐使用Halomonas属菌种；对高单宁碳源，添加0.5 g L^-1聚乙烯亚胺可解除抑制。中试规模显示，动态调节C/N比（20-30:1）能稳定OLR波动下的产量。

Conclusions
廉价碳源需匹配胁迫耐受策略：盐度＜1 wt%时优选常规菌株，＞3 wt%需耐盐菌；OLR控制在2-3 g COD L^-1 d^-1；通过外源抗氧化剂和渗透保护剂（如甜菜碱）可协同提升PHAs积累至70 wt%以上，为低成本生物塑料产业化提供新思路。