近日，曼徹斯特生物技術(shù)研究所（MIB）的科學(xué)家開發(fā)了一個(gè)新的酶工程平臺(tái)，通過(guò)定向進(jìn)化來(lái)改善塑料降解酶。該平臺(tái)產(chǎn)生的生物酶，可以降解PET材料。

酶循環(huán)

研究人員表示，近年來(lái)，塑料的酶循環(huán)已成為一種有吸引力的環(huán)保策略，有助于緩解與廢塑料相關(guān)的環(huán)保問(wèn)題。

雖然目前有機(jī)械回收、化學(xué)回收等塑料回收方法，但酶有可能提供更具成本效益和能源效率的塑料回收方案。此外，它們還可用于選擇性分解目前難以使用現(xiàn)有技術(shù)回收的混合塑料廢物流的特定成分。

盡管這項(xiàng)技術(shù)前景不錯(cuò)，但要使酶促塑料回收在商業(yè)規(guī)模上得到廣泛應(yīng)用，還需要克服不少障礙。因?yàn)榫哂蟹纸馑芰夏芰Φ奶烊幻竿ǔＰ瘦^低，在工業(yè)規(guī)模工藝所需的條件下不穩(wěn)定。

為了解決這些困難，曼徹斯特大學(xué)的研究人員研發(fā)了一種新的酶工程平臺(tái)，該平臺(tái)可以快速改善塑料降解酶的性能，使其更適合大規(guī)模塑料回收。他們的集成自動(dòng)化平臺(tái)可以成功評(píng)估每天約1000種酶變體的塑料降解能力。

塑料降解

為了測(cè)試該平臺(tái)，研究人員通過(guò)IsPETase的定向進(jìn)化開發(fā)了一種新酶HotPETase。IsPETase是最近發(fā)現(xiàn)的一種由Ideonella sakaiensis細(xì)菌產(chǎn)生的酶，它可以將PET用作碳源和能源。

解聚

雖然IsPETase具有降解某些半結(jié)晶形式PET的天然能力，但該酶在40°C以上的溫度下不穩(wěn)定，遠(yuǎn)低于理想的工藝條件。這種低穩(wěn)定性意味著反應(yīng)必須在低于PET玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（~65℃）的溫度下進(jìn)行，這會(huì)帶來(lái)低解聚速率。

為了解決這一限制，研究小組開發(fā)了一種耐熱酶HotPETase，該酶在70°C時(shí)具有活性，高于PET的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。這種酶可以比以前報(bào)道的酶更快地解聚半結(jié)晶PET，并且可以選擇性地解構(gòu)層壓包裝材料的PET組分。

不過(guò)研究人員表示，該生物酶實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模層面的塑料回收還需時(shí)日。