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  • 兩周可將PE降解為碎片!中科院最新發(fā)現(xiàn)PE降解酶!
  • 發(fā)布時(shí)間:2021-04-27 瀏覽次數(shù):139
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    日前,中科院海洋所首次發(fā)現(xiàn)能有效降解塑料垃圾的海洋微生物菌群和酶,兩周時(shí)間可以將PE降解為碎片。

    4月25日,國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Hazardous Materials (《危險(xiǎn)材料》)報(bào)道了中國(guó)科學(xué)院海洋研究所孫超岷團(tuán)隊(duì)最新研究成果,首次發(fā)現(xiàn)能有效降解聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯和聚乙烯兩種塑料的海洋微生物菌群和酶。

    為獲得塑料降解微生物和功能酶、發(fā)展降解塑料垃圾生物制品提供了重要理論依據(jù)和候選材料,并有望突破難降解塑料聚乙烯的降解瓶頸。

    微生物與塑料長(zhǎng)期共處被馴化

    塑料是一類高分子聚合物的統(tǒng)稱,包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯(PET)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙烯(PVC)等。據(jù)報(bào)道,到2015年,人類總共生產(chǎn)了83億噸塑料,其中63億噸被廢棄成為垃圾。

    其大量塑料垃圾被排放進(jìn)海洋。而傳統(tǒng)塑料在自然中難以發(fā)生降解,徹底消失可能需要上百年的時(shí)間,給環(huán)境帶來(lái)了巨大污染。

    但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),微生物經(jīng)過(guò)與塑料及類似物的長(zhǎng)期共存,逐漸演化出一些類群能有效降解塑料垃圾。孫超岷團(tuán)隊(duì)自2016年開始從青島近海采集了上千份塑料垃圾,經(jīng)過(guò)大量篩選發(fā)現(xiàn)一個(gè)塑料垃圾上附著了一個(gè)菌群,在塑料(PET和PE)表面具有很明顯的定殖和降解能力。

    該菌群在含有塑料垃圾的培養(yǎng)基中能維持良好的生長(zhǎng)能力,推測(cè)應(yīng)該是通過(guò)降解塑料獲得額外的能量來(lái)源。


    海洋微生物菌群能有效定殖并降解PET和PE塑料

    定向分離得到特殊菌群

    通過(guò)對(duì)菌群組成種類和豐度進(jìn)行定量分析,發(fā)現(xiàn)有5類細(xì)菌為優(yōu)勢(shì)種群,結(jié)合培養(yǎng)技術(shù)成功獲得上述5類細(xì)菌的純培養(yǎng)菌株,其中3株具有明顯降解塑料的能力。

    將該3株細(xì)菌按照一定比例進(jìn)行復(fù)配,成功獲得一個(gè)能穩(wěn)定共存并具有顯著降解PET和PE塑料垃圾的菌群,該菌群尤其喜好降解PE塑料,兩周時(shí)間可以將PE降解為碎片。

    基于菌群純培養(yǎng)的3個(gè)細(xì)菌能單獨(dú)降解PET和PE塑料

    通過(guò)體外表達(dá)技術(shù)獲得能夠降解PE塑料的酶

    研究人員進(jìn)而結(jié)合紅外光譜、凝膠滲透色譜、X射線衍射、高效液相色譜及質(zhì)譜等手段多方位證實(shí)了上述菌群能有效降解PET和PE塑料。

    利用宏轉(zhuǎn)錄組技術(shù)解析了該菌群在塑料表面通過(guò)形成生物膜定殖并分泌酶類降解利用塑料作為能量源的過(guò)程,進(jìn)而篩查到多個(gè)可能參與降解PET和PE塑料的候選酶類,最終結(jié)合體外表達(dá)技術(shù)獲得多個(gè)在24小時(shí)內(nèi)能明顯降解PE塑料的酶。

    復(fù)配菌群降解PET和PE塑料過(guò)程及PE降解酶的功能驗(yàn)證

    早在之前,也有科學(xué)家宣稱自己創(chuàng)造了可在一年范圍內(nèi)降解的PE塑料,不過(guò)該塑料需要在制造過(guò)程中加入其它物質(zhì)。英國(guó)Polymateria創(chuàng)造了一種一年內(nèi)可降解的PE塑料。而本次研究,塑料即為普通塑料,降解塑料的菌群來(lái)自自然發(fā)現(xiàn)。

    PE塑料目前在國(guó)際上極為缺乏能有效降解的微生物和酶類,該研究成果為下一步研究PE降解機(jī)制及發(fā)展PE降解生物制品奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前,該研究成果已成功申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利。

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