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一种酶在10小时内降解200克的PET塑料,效率高达90%
时间:2020.04.14
责任编辑:lucy
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  在一项新的研究中,来自法国多家研究机构的研究人员对一种常见的酶进行基因改造,使得它可以高效地断开将聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET)的构成单元(即PET单体)连接在一起的化学键。相关研究结果于2020年4月8日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“An engineered PET depolymerase to break down and recycle plastic bottles”。在这篇论文中,他们介绍了他们是如何开发出这种酶的,以及这种酶在试验工厂中的效果如何。

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  图片来自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2149-4。


  PET是一种极其常见的塑料,用于从汽水瓶到塑料袋等产品中,它也是大量垃圾的来源。尽管消费者努力回收此类材料,但是回收商将它们降解为PET单体以便重新利用的能力相当有限。迄今为止,用于断开将PET单体连接在一起的化学键的工艺效率很低,只有30%的PET材料被循环利用。在这项新的研究中,这些研究人员对一种已知可以分解塑料的酶进行基因改造以便提高它的效率。

  顾名思义,叶枝堆肥角质酶(leaf-branch compost cutinase)是一种在自然界中发现的酶,它能够打破把叶子连在一起的化学键,使得它们易于消化。此前的研究已表明,它能够对PET做同样的事情,但效率很低。这些研究人员首先对这种酶进行了仔细的研究,专门寻找它用来结合将PET单体连接在一起的化学键的关键氨基酸。然后,他们构建出数百种具有不同氨基酸特性的突变体酶。

  接下来,这些研究人员对这些突变体酶进行了塑料降解能力的测试。经过一番努力,他们能够找到并分离出一种效果最好的突变体酶--他们发现这种突变体酶在切割PET化学键方面的效率是天然酶的10000倍。随后,他们批量生产了这种突变体酶,并将它放入反应器中进行测试。他们发现,他们制造出的这种突变体酶能够在10个小时内分解200克的PET,而且效率高达90%。他们然后用这种突变体酶产生的分解材料制造新的PET,发现它的强度与已被循环回收的PET一样高。他们计划制造一个更大的反应器,以证实这种工艺在经济上是可行的。

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文章来源:Nature报道
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