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3月11日,日本慶應(yīng)義塾大學(xué)、京都工藝纖維大學(xué)、帝人、ADEKA宣布,發(fā)現(xiàn)了通過分解聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)來生長發(fā)育的細菌,并查明了其分解原理。
日本研究人員發(fā)現(xiàn)通過PET生長發(fā)育的細菌
PET以石油為原料制造而成,廣泛應(yīng)用于飲料瓶及衣類等。但2013年全球的PET樹脂總產(chǎn)量約為5600萬噸,而循環(huán)再利用量僅為PET瓶產(chǎn)量 (613 萬噸)的37%、PET樹脂總產(chǎn)量的4.1%。如果發(fā)現(xiàn)以PET為營養(yǎng)源的微生物,便可實現(xiàn)低能源型及環(huán)境和諧型的“PET生物循環(huán)再利用”,于是,相關(guān)研究人員通過此次的研究探索了PET分解菌。
研究人員采集了多種環(huán)境樣本,將其投入以PET薄膜為主要碳源的培養(yǎng)基中進行培養(yǎng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)多種微生物都聚集在PET薄膜上對其進行分解。并成功從該微生物群中分解出了強大的PET分解細菌。因為這種細菌來源于在大阪府堺市采集的環(huán)境樣本,所以將其命名為“Ideonella sakaiensis 201-F6株”。此次研究發(fā)現(xiàn),201-F6株可以分解PET,并以此為營養(yǎng)源進行繁殖。
研究人員對該細菌進行基因組測序發(fā)現(xiàn)了一個酶的基因序列,這種酶與以前發(fā)現(xiàn)的可以加水分解PET的酶類似。對其基因產(chǎn)物——蛋白質(zhì)進行功能分析后發(fā)現(xiàn),這種酶具有加水分解PET的能力。而且還證實,這種酶與以前發(fā)現(xiàn)的PET加水分解酶相比更喜歡分解PET,而且在PET構(gòu)造堅固的常溫下也具有很高的分解活性。研究人員將這種酶命名為“PETase”。?
而且,研究人員還注意到了PETase的一個特性,那就是對PET進行加水分解后,主要生成MHET(對苯二甲酸單分子與乙二醇單分子脫水縮聚形成的化合物),除此之外不再進行其他反應(yīng)。研究人員認為其中可能存在MHET加水分解酶,于是便對201-F6株進行了完整的基因表達分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),與 PETase類似的基因編碼的蛋白質(zhì)具有對MHET進行迅速加水分解的能力。研究人員將這種新酶命名為“MHETase”。
研究人員從這些結(jié)果中發(fā)現(xiàn),201-F6株可利用PETase和MHETase兩種酶,將PET有效分解成對苯二甲酸單體和乙二醇單體。生成的對苯二甲酸與乙二醇會被含有201-F6株的很多微生物進一步分解,最后變成二氧化碳和水。利用生物分解PET的方法與化學(xué)處理方式相比,不僅能源消耗小,而且更加環(huán)保。
此次的研究成果已刊登在3月10日(美國東部時間)發(fā)行的科學(xué)期刊《科學(xué)》(Science)上。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了PET是自然界無法進行生物分解的物質(zhì)這一傳統(tǒng)說法,有望為開發(fā) PET產(chǎn)品的生物循環(huán)再利用技術(shù)作出貢獻。