顆粒在線訊：近期，Journal of Hazardous Materials刊發(fā)了題為A marine fungus Alternaria alternata FB1 efficiently degrades polyethylene的文章，報(bào)道了中國(guó)科學(xué)院海洋研究所研究員孫超岷課題組首次發(fā)現(xiàn)能有效降解聚乙烯（PE）塑料的海洋真菌和酶的研究成果。該真菌能有效降解PE，并對(duì)聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PUR）、聚酰胺（PA）和生物可降解塑料有明顯降解效果，是一株塑料降解譜廣泛的真菌，為發(fā)展混合塑料降解生物制品提供了良好候選材料，并有望突破多種難降解塑料（如PE、PS、PUR等）的降解瓶頸。

　　塑料是一類高分子聚合物的統(tǒng)稱，據(jù)統(tǒng)計(jì)，PE， PP、PS、PVC、PUR及聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）等六種塑料制品是目前塑料垃圾的主要來(lái)源。全球每年有超過(guò)800萬(wàn)噸的塑料垃圾流進(jìn)海洋變成微塑料進(jìn)入食物鏈，并逐漸演變成全球性生態(tài)難題。實(shí)現(xiàn)塑料垃圾解聚再利用的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，必須發(fā)展溫和高效、低成本解聚及再利用的技術(shù)體系，如微生物/酶介導(dǎo)的塑料解聚。迄今為止，只有PET塑料的微生物降解取得了不錯(cuò)的進(jìn)展，但距離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍有距離。對(duì)于其它幾種塑料尤其是用量最大、污染最重、最難降解的PE塑料，鮮有能有效降解的微生物菌株和酶種被發(fā)現(xiàn)。因此，開(kāi)展微生物介導(dǎo)的各種塑料降解體系的研究，加快對(duì)塑料污染物治理技術(shù)的研發(fā)，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。微生物經(jīng)過(guò)與塑料及類似物的長(zhǎng)期共存，逐漸演化出一些類群能有效降解塑料，是發(fā)展降解塑料垃圾生物制品的良好候選材料。

　　科研人員自2016年開(kāi)始從青島近海采集了上千份塑料垃圾，經(jīng)過(guò)篩選發(fā)現(xiàn)一個(gè)塑料垃圾上附著了海洋真菌Alternaria alternata FB1，該真菌在PE塑料表面具有較強(qiáng)的定殖能力。經(jīng)過(guò)1個(gè)月左右的培養(yǎng)，該真菌能夠在PE表面產(chǎn)生明顯的降解孔洞。延長(zhǎng)真菌處理PE的時(shí)間至4個(gè)月，該真菌能夠使得塑料發(fā)生皺縮、變色，降解塑料碎片從原始塑料上剝離。研究人員進(jìn)而結(jié)合紅外光譜、凝膠滲透色譜、X射線衍射、高效液相色譜及質(zhì)譜等手段多方位證實(shí)了該真菌能有效降解PE，解聚效率高達(dá)95%。結(jié)合氣相色譜和質(zhì)譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)，該真菌降解PE塑料的產(chǎn)物主要是一種四碳化合物（二甘醇胺）占比達(dá)到93%。研究利用轉(zhuǎn)錄組技術(shù)解析了介導(dǎo)該真菌降解PE的潛在酶系，最終結(jié)合體外表達(dá)技術(shù)獲得了多個(gè)在24小時(shí)內(nèi)有降解PE效果的酶種。

　　雖然該真菌能夠降解PE塑料，但需要較長(zhǎng)時(shí)間（長(zhǎng)達(dá)數(shù)月）。為了提高其降解效率，研究人員近期改良了真菌的培養(yǎng)條件，大幅提升了對(duì)PE塑料的降解效果，即一個(gè)月即可以產(chǎn)生原來(lái)數(shù)月才能達(dá)到的降解效果。此外，培養(yǎng)條件改良后的真菌能夠有效降解包括聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PUR）、聚酰胺（PA）和生物可降解塑料在內(nèi)的多種塑料，聚酯型PUR和生物可降解塑料在兩周內(nèi)即可降解為碎片。經(jīng)過(guò)毒理實(shí)驗(yàn)確證該真菌對(duì)環(huán)境無(wú)害，并在降解塑料后其培養(yǎng)物能夠產(chǎn)生有效抑制多種病原菌（包括臨床常見(jiàn)耐藥菌）的活性物質(zhì)。研究結(jié)果表明，該真菌具有用于發(fā)展環(huán)境友好型塑料降解制品的潛力，其下游生物基材料還可用于生產(chǎn)抗生素等生物制品。目前，研究成果已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利保護(hù)。

　　研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、大洋協(xié)會(huì)“深海生物資源計(jì)劃”及中科院海洋大科學(xué)研究中心等的聯(lián)合資助。

圖1.海洋真菌Alternaria alternata FB1對(duì)聚乙烯塑料的降解效果 

圖2.海洋真菌Alternaria alternata FB1處理聚乙烯塑料4個(gè)月后的形態(tài) 

圖3.多種手段檢測(cè)海洋真菌Alternaria alternata FB1降解聚乙烯塑料的效果 

圖4.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用鑒定海洋真菌Alternaria alternata FB1降解聚乙烯塑料的產(chǎn)物 

圖5.海洋真菌Alternaria alternata FB1降解聚乙烯塑料的酶系確定及功能驗(yàn)證 

圖6.條件改良后海洋真菌Alternaria alternata FB1對(duì)多種塑料均有明顯降解效果(1個(gè)月) 

圖7.條件改良后海洋真菌Alternaria alternata FB1對(duì)一些塑料短期內(nèi)能產(chǎn)生顯著降解效果 

圖8.處理塑料后的海洋真菌Alternaria alternata FB1培養(yǎng)物能產(chǎn)生抗菌活性物質(zhì)