震惊!微生物吞噬塑料! 人类每年制造超过2.2亿吨塑胶。尽管大家都知道回收的重要性,这些塑胶的下场多半还 是进到垃圾掩埋场,或是海洋中,以美国为例,每年3300万吨的塑胶制品,仅有约14%被回 收。塑料的化学稳定性高,在自然界中不易降解,往往造成“白色污染”与原料的浪费。最近 《 Science》刊登了日本科学家一项最新技术:发现某种微生物可将PET(用于制造饮料瓶等 重要塑料产品)降解 种小小的微生物,或许就能解决矿泉水瓶塑料的回收与再利用问题。这种在我们生活中 天天都会遇到的塑料,其主要的成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) 48⑦2°, 最近,日本科学家 Kenji Miyamoto发现了世界上第一例可“吞噬”PET的细菌,他们称 之为 I deonella sakaiensis。这种细菌以PET为主要碳源和能量源。该硏究成果发表在 《 Science》上。 以2013年为例,全世界PET的全年产量即高达5600万吨。在我们每天都有接触的矿泉水 瓶、可乐瓶等多种食品包装瓶上均可以发现PET的身影。尽管作为一种典型的可回收塑料,它 的回收程度却依旧维持在一个不高的水平。根据美国PET塑料协会统计,全世界PET回收率仅 维持在31%左右。欧洲在这方面尽管做的较好,也不过仅仅达到约50%。每年,都有千百万吨 的PET被废弃,要么被堆积在垃圾厂,要么进入环境中产生污染。 理论上,PET是可以通过髙温高压下的水解反应回收其单体原料。但是这个过程较慢,能 耗大,成本高。早期也有人发现可以降解PET的真菌。相比之下, Kenji Miyamoto发现的细 菌降解效率更高,难能可贵的是,这种细菌在30摄氏度下即可发挥其作用 20406080 Cultivation time(days) 图注:(A)PET薄膜培养在含有I. sakaiensis细菌的溶液中;(B)经过细菌降解后的 PET薄膜表面;(C)降解过程中PET薄膜的质量变化:(D)生长在PET薄膜表面的I. sakaiensis 细菌
震惊！微生物吞噬塑料！ 人类每年制造超过 2.2 亿吨塑胶。尽管大家都知道回收的重要性，这些塑胶的下场多半还 是进到垃圾掩埋场，或是海洋中，以美国为例，每年 3300 万吨的塑胶制品，仅有约 14%被回 收。塑料的化学稳定性高，在自然界中不易降解，往往造成“白色污染”与原料的浪费。最近 《Science》刊登了日本科学家一项最新技术：发现某种微生物可将 PET（用于制造饮料瓶等 重要塑料产品）降解。 一种小小的微生物，或许就能解决矿泉水瓶塑料的回收与再利用问题。这种在我们生活中 天天都会遇到的塑料，其主要的成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。 最近，日本科学家 Kenji Miyamoto 发现了世界上第一例可“吞噬”PET 的细菌，他们称 之为 Ideonella sakaiensis。这种细菌以 PET 为主要碳源和能量源。该研究成果发表在 《Science》上。 以 2013 年为例，全世界 PET 的全年产量即高达 5600 万吨。在我们每天都有接触的矿泉水 瓶、可乐瓶等多种食品包装瓶上均可以发现 PET 的身影。尽管作为一种典型的可回收塑料，它 的回收程度却依旧维持在一个不高的水平。根据美国 PET 塑料协会统计，全世界 PET 回收率仅 维持在 31%左右。欧洲在这方面尽管做的较好，也不过仅仅达到约 50%。每年，都有千百万吨 的 PET 被废弃，要么被堆积在垃圾厂，要么进入环境中产生污染。 理论上，PET 是可以通过高温高压下的水解反应回收其单体原料。但是这个过程较慢，能 耗大，成本高。早期也有人发现可以降解 PET 的真菌。相比之下，Kenji Miyamoto 发现的细 菌降解效率更高，难能可贵的是，这种细菌在 30 摄氏度下即可发挥其作用。 图注：（A）PET 薄膜培养在含有 I. sakaiensis 细菌的溶液中；（B）经过细菌降解后的 PET 薄膜表面；（C）降解过程中 PET 薄膜的质量变化；（D）生长在 PET 薄膜表面的 I. sakaiensis 细菌
当I. sakaiensis被放置在PET上时,它会依附在聚合物上并使其退化成名为MHT(mono terephthalic acid,单对苯二甲酸)的中间产物,尔后,只要再加入一种酶,就可将其转变 为形成PET前的两种基本材质。虽然一般大众对于这样的过程可能无法理解,但上述所提到的 两种特性,让I. sakaiensis细菌成为科学家眼中的当红新宠。 CH2-CH2 -0-C PETase (4831) HO-CH2-CH2-O-C MHETase (0224) -OH 要想将该技术工业化,也需要进一步地优化。比如这种酶目前的作用时间处于几十天的水 平,对商业生产来讲还是不够快;另外,I. sakaiensis细菌更易于作用于无定型态的PET, 而塑料瓶中的PET有很多处于结晶态。对于前者,研究者希望利用基因工程将细菌进一步改良; 对于后者,可以先将塑料产品中的PET进行预处理。 这项技术对于材料的回收利用、环保产业意义重大。研究者也在致力于该项技术全面工业 化 参考文献 Yoshida, S: Hiraga, K; Takehana, T: Taniguchi, I: Yamaji, H; Maeda, Y: Toyohara K: Miyamoto, K; Kimura, Y; Oda, K, A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate). Science 2016, 351 (6278), 1196-1199 知乎 winningham 此文待进一步的探究和改正
当 I. sakaiensis 被放置在 PET 上时，它会依附在聚合物上并使其退化成名为 MHET（mono terephthalic acid，单对苯二甲酸）的中间产物，尔后，只要再加入一种酶，就可将其转变 为形成 PET 前的两种基本材质。虽然一般大众对于这样的过程可能无法理解，但上述所提到的 两种特性，让 I. sakaiensis 细菌成为科学家眼中的当红新宠。 要想将该技术工业化，也需要进一步地优化。比如这种酶目前的作用时间处于几十天的水 平，对商业生产来讲还是不够快；另外，I. sakaiensis 细菌更易于作用于无定型态的 PET， 而塑料瓶中的 PET 有很多处于结晶态。对于前者，研究者希望利用基因工程将细菌进一步改良； 对于后者，可以先将塑料产品中的 PET 进行预处理。 这项技术对于材料的回收利用、环保产业意义重大。研究者也在致力于该项技术全面工业 化。 参考文献： Yoshida, S.; Hiraga, K.; Takehana, T.; Taniguchi, I.; Yamaji, H.; Maeda, Y.; Toyohara, K.; Miyamoto, K.; Kimura, Y.; Oda, K., A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate). Science 2016,351 (6278), 1196-1199. 知乎 winningman 此文待进一步的探究和改正
