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70℃可降解PET材料,這一生物酶能否規模化應用?
來源:LABIOTECH    作者:章健玲    日期:2022.08.15

近日,曼徹斯特生物技術研究所(MIB)的科學家開發了一個新的酶工程平臺,通過定向進化來改善塑料降解酶。該平臺產生的生物酶,可以降解PET材料。




酶循環


研究人員表示,近年來,塑料的酶循環已成為一種有吸引力的環保策略,有助於緩解與廢塑料相關的環保問題。


雖然目前有機械回收、化學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,它們還可用於選擇性分解目前難以使用現有技術回收的混合塑料廢物流的特定成分。


盡管這項技術前景不錯,但要使酶促塑料回收在商業規模上得到廣泛應用,還需要克服不少障礙。因為具有分解塑料能力的天然酶通常效率較低,在工業規模工藝所需的條件下不穩定。


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


塑料降解

為了測試該平臺,研究人員通過IsPETase的定向進化開發了一種新酶HotPETase。IsPETase是最近發現的一種由Ideonella sakaiensis細菌產生的酶,它可以將PET用作碳源和能源。


解聚

雖然IsPETase具有降解某些半結晶形式PET的天然能力,但該酶在40°C以上的溫度下不穩定,遠低於理想的工藝條件。這種低穩定性意味著反應必須在低於PET玻璃化轉變溫度(~65℃)的溫度下進行,這會帶來低解聚速率。


為了解決這一限製,研究小組開發了一種耐熱酶HotPETase,該酶在70°C時具有活性,高於PET的玻璃化轉變溫度。這種酶可以比以前報道的酶更快地解聚半結晶PET,並且可以選擇性地解構層壓包裝材料的PET組分。


不過研究人員表示,該生物酶實現工業規模層面的塑料回收還需時日。



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