日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所生物過程研究部門微生物生態(tài)工學研究團隊的研究員黑田恭平、研究組長成廣隆和主任研究員Masaru K. Nobu等人組成的研究團隊宣布，發(fā)現(xiàn)了螺旋體門的微生物群，可在無氧環(huán)境下降解PET瓶等使用的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的單體材料“對苯二甲酸二（2-羥乙基）酯”（BHET）以及作為PET原料的“對苯二甲酸二甲酯”（DMT）。研究團隊通過模擬厭氧環(huán)境富集培養(yǎng)參與降解的微生物群并測量代謝產(chǎn)物確認，BHET和DMT被微生物降解。另外還確定這種屬于螺旋體門的微生物參與了降解。該成果將有助于明確擴散在自然界中的各種塑料的動態(tài)，并開發(fā)出處理方法。相關內(nèi)容已經(jīng)發(fā)布在國際學術(shù)期刊《Chemical Engineering Journal》7月5日號上。

PET是用于PET瓶等的塑料材料之一，它在自然界中的擴散以及微細化所形成的微塑料對人類和生物產(chǎn)生的影響令人擔憂。塑料會被紫外線和微生物降解，但大部分研究都是關于棲息于海洋表層的好氧菌降解的，厭氧環(huán)境中的降解一直不清楚。

研究團隊此前利用從制造PET瓶原料時的廢水處理槽中獲得的復合微生物樣本（污泥：微生物群），成功構(gòu)建了可以有效降解芳香族化合物（包含難以凈化的DMT）的實驗室規(guī)模反應器。

此次針對BHET和降解機理不明的DMT，將這種含降解微生物的復合微生物樣本放入模擬厭氧環(huán)境的培養(yǎng)瓶中，添加BHET和DMT作為基質(zhì)進行了富集培養(yǎng)，然后用質(zhì)子-核磁共振裝置評估了降解產(chǎn)物。

結(jié)果顯示，BHET降解出了對苯二甲酸單羥乙酯（BHET）和對苯二甲酸（TA），DMT降解出了對苯二甲酸單甲酯（MMT）和TA。這表明，即使在厭氧環(huán)境下，BHET和DMT也會被微生物降解。

另外，研究團隊用顯微鏡觀察添加的BHET和DMT的晶體周邊，發(fā)現(xiàn)了特異性附著在晶體上的螺旋狀微生物。

為明確降解機理，研究團隊對培養(yǎng)物中所含的復合微生物群實施了鳥槍法宏基因組分析，確認了參與BHET和DMT降解的新型酶的存在。這種酶由具有螺旋形狀的螺旋體門微生物編碼，因此得出結(jié)論認為，螺旋體門的這種微生物降解了BHET和DMT。

此外研究團隊還推測，復合微生物樣本中屬于厚壁菌門的系統(tǒng)學新微生物具有把在BHET降解過程中產(chǎn)生的乙二醇分解為乙酸的代謝途徑。同時還發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)甲烷菌（古菌）通過DMT降解過程中產(chǎn)生的甲醇生成了甲烷。

黑田研究員表示：“此次的研究對象是PET原料和增殖速度相對較快的微生物，今后還將改變條件，研究增殖速度較慢的微生物及其對PET的降解反應。另外，通過對此次發(fā)現(xiàn)的酶進行異源表達，還打算在酶水平上實施反應試驗。通過進一步了解降解機理，還將明確這些厭氧微生物是如何獲得這種能力的，有助于開發(fā)為降解環(huán)境中的微塑料做貢獻的技術(shù)?！?/p>

原文：科學新聞