科学家发现可以降解塑料的假单胞菌 未来有可能生产生物塑料

2020-04-03  来源:前瞻网
 
       地球最大的其中一个问题可能有着一个小小的答案。
 
  德国研究人员在《微生物学前沿》(Frontiers in Microbiology)杂志上发表的报告称,他们已经识别并表征了一种能够降解聚氨酯某些化学成分的细菌。
 
  这篇新论文的合著者、德国莱比锡亥姆霍兹环境研究中心的资深科学家Hermann J. Heipieper博士说:“这种细菌可以利用这些化合物作为碳、氮和能量的来源。这一发现对于重复利用难以回收的PU产品来说是非常重要的一步。”
 
  聚氨酯具有轻质、绝缘和柔韧性的优点,被广泛应用于冰箱、建筑、鞋类、家具以及许多其他应用领域。在2015年,欧洲塑料产量中仅聚氨酯产品就有350万吨。
 
  但不幸的是,由于大多数这类塑料是热固性聚合物,加热时不会熔化,所以对聚氨酯进行回收或销毁的难度很大,而且还需要花费很多能源。这些垃圾最后大多数都会被填埋,在填埋场释放出许多有毒化学物质,其中一些化学物质还会致癌。
 
  利用细菌和真菌等微生物来分解油基塑料是一个热门研究领域,然而,像目前这篇研究论文一样涉及到聚氨酯生物降解的却很少。
 
  这个来自德国的研究小组成功地从一个富含脆性塑料垃圾的地方分离出了一种名为假单胞菌sp. TDA1的细菌,这种细菌有望可以破坏构成聚氨酯塑料的一些化学键。
 
  为了确定细菌降解这些塑料的原理途径,研究人员对细菌进行了基因组分析。对于帮助微生物代谢塑料中的某些化合物以获取能量的因素,研究人员已经有了初步的发现,他们还进行了其他分析和实验来了解这种细菌的能力。
 
  亥姆霍兹环境研究中心的克里斯蒂安·埃伯莱因(Christian Eberlein)博士是这篇论文的作者之一,他负责协调和监督这项工作,据他介绍,这种特殊的菌株是一种耐受有毒有机化合物以及其他压力形式的细菌。
 
  他说:“这种特性也被称为耐溶剂性,是极端微生物的一种形式。”
 
  这项研究是欧盟一项名为P4SB(From Plastic waste to Plastic value using Pseudomonas putida Synthetic Biology,利用假单胞菌合成生物学将塑料垃圾转变为塑料价值)的科学计划的一部分,该计划试图找到有用的微生物,将油基塑料转化为完全可生物降解的塑料。正如它的名字所暗示的那样,这个项目的重点是一种被称为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的细菌。
 
  除了聚氨酯之外,包括亥姆霍兹环境研究中心在内的P4SB联盟也在测试微生物对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料的降解效果,也就是广泛用在塑料水瓶上的塑料。
 
  Heipieper说,未来对假单胞菌sp. TDA1研究的第一步将会是识别细胞外酶的编码基因,这些细胞外酶也叫胞外酶,是一种分泌于细胞外的蛋白质,可以引起生化反应,分解聚酯基聚氨酯中的某些化合物。
 
  然而,目前科学家们还没有计划利用合成生物学技术来制造这些酶或者其他酶来促进生物塑料的生产。举个例子,这样做可能会涉及到将细菌基因改造成小型工厂,从而将油基化合物转化为可生物降解的化合物,制成环境友好塑料。
 
  Heipieper说,在科学家实现技术和商业上的飞跃之前,科学家需要在更多类似研究中收集这些“基础知识”。一次走一小步。

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