塑料垃圾的微生物降解及其PETase酶

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由于其巨大的适用性和低制造成本，塑料已成为我们日常生活的重要组成部分。高需求和使用导致生产持续升级，2018年在全球范围内被记录为3.59亿公吨。

塑料废物可以在几个世纪内积累而不适当治疗，造成严重的健康危害和环境危机。塑料废物的生物催化降解是一种成本效益，生态友好的方法，用于在不使用有害化学物质的情况下解决塑料污染。

许多微生物能够降解各种常用的合成塑料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），聚乙烯呋喃酸盐（PEF），聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC），聚苯乙烯（PS），聚氨酯（pur）和聚乙烯（PE）。

这些微生物通常是从塑料倾销场地，海水，污水污泥，垃圾填埋场和塑料蠕虫的肠道的土壤中分离的。

微生物降解塑料

塑料垃圾的微生物降解涉及改变塑料聚合物的化学结构、形状、拉伸强度、颜色和分子量。这一过程涉及微生物的酶水解(外酶和内酶)和非酶水解或氧化，导致大型化合物聚合物分裂成小分子单体。

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微生物如细菌（例如假单胞菌sp。Azotobactersp。Halomonassp)、真菌(如。aspergillus.sp。Chaetomium.sp。镰刀sp。青霉素Sp .)和放线菌(例如amycolatopsis.sp。隐性球菌sp。Actinomadura.SP。）能够降解天然和合成塑料。

预处理是否能促进塑料的微生物降解?

前处理的进展，如γ射线照射和机械研磨，有助于破坏塑料的大分子聚集结构和增加酶降解。

紫外（UV）辐射最近被认为是宠物酶促降解的前瞻性预处理技术。与未处理的PET样品相比，用UV辐射预处理的PET膜的酶（聚酯水解酶）降解导致可观的重量损失。

稳定的微生物酶的开发在塑料的酶解降解中起着至关重要的作用。蛋白质工程技术的发展提高了解聚酶的稳定性和活性，最终提高了酶的降解效率。

对解聚酶和解聚产物的微生物代谢途径的理解的巨大进步，有助于开发微生物细胞工厂，利用小型解聚产物开发具有高商业价值的化学品，并解聚塑料垃圾。

决定塑料微生物降解的因素

在自然界中，塑料通常在沉积物、垃圾填埋场和土壤中进行有氧或厌氧生物降解。生物可降解物质的性质及其化学成分、年龄、生产加工方式和应用条件是决定微生物降解的关键因素。

定义聚合物生物可降解性的物理和化学性质有:

• 增加疏水性的官能团的存在:亲水性降解通常比疏水性快。
• 分子量和密度:较小的分子量和更低的密度聚合物可以以比较高分子量的聚合物更快的速率降低。
• 聚合物塑料的性质(结晶和非晶态):具有更多数量非晶区域的聚合物更快地降低。
• 结构复杂性（分支的线性或存在）
• 存在易断裂的键(酯或酰胺):这些导致更快的生物降解。
• 物理形态:聚合物的物理形态，如薄膜、颗粒、粉末或纤维。
• 硬度：软聚合物可以以比硬质的速度更快的速度降解。

塑料细菌

2016年，专家认为将日本塑料细菌的发现视为塑料污染的潜在天然解决方案。塑料细菌是从日本回收中心分离的。

在证实这一说法的同时，朴茨茅斯大学的约翰·麦吉汉教授和他的同事们意外地开发出了一种新型高效的塑料吞噬酶。这种酶被命名为PETase，因为它能够降解PET塑料，而PET塑料通常用于制作饮料瓶。该酶还能降解PEF聚合物。

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Petase可以提高劣化过程，通常需要数百年 - 这是一个显着的成就。科学家认为这种塑料酶可以帮助汇分数百万吨塑料瓶。伦敦帝国学院的Nilay Shah教授借调了类似的观点。他表示，这是一种支持塑料恢复和回收的潜在有用的技术。

沙教授接着说，虽然比日本分离的细菌酶的改进不大，但在这一领域有很大的进一步研究潜力。未来成功的研究将推动我们更接近回收解决日益增长的塑料污染问题。

这一发现确实是一个巨大的进步，受到了其他科学家的欢迎。然而，在这些酶被广泛应用于回收工业之前，还需要更多的研究。

参考资料及进一步阅读

Falkenstein，P.，Gräsing，D.，Bielytskyi，P.等人。（2020）。UV预处理损害了聚对苯二甲酸乙二醇酯的酶促劣化。微生物学前沿．11日,689年

Ru，J.，Huo，Y.和，Yang，Y.（2020）。微生物降解和塑料废物的算法。微生物学前沿．11日,442年

Haben，F.和Fasil，A.（2019）。使用微生物塑料材料的降解：综述。亚博网站下载4（2），57-63

Gabbatis，J.（2018）科学家不小心创造的塑料酶可以帮助解决污染危机．[在线]独立。可从：https://www.independent.co.uk/news/亚博老虎机网登录science/plastic-eating-ezyme-pollution-solution-waste-bottles-bacteria-portsmouth-a8307371.html.(2020年5月19日通过)。

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