研究人員在利用傳統(tǒng)廢塑料PET制備可降解塑料PHA方面取得新進展
傳統(tǒng)塑料污染已嚴重威脅生態(tài)環(huán)境和人類健康，生物降解塑料—聚羥基脂肪酸酯(PHA)作為傳統(tǒng)塑料的替代品已受到廣泛關(guān)注。然而，高昂的生產(chǎn)成本限制了其大規(guī)模應用。利用廢棄塑料作為微生物合成PHA的碳源，不僅可有效回收利用廢塑料，還可以降低PHA的生產(chǎn)成本。因此，開發(fā)由傳統(tǒng)廢塑料到生物可降解塑料的轉(zhuǎn)化技術(shù)，對緩解塑料污染、實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)水解產(chǎn)生的對苯二甲酸(TPA)在作為微生物合成PHA的碳源方面具有較大潛力。但是，分離、馴化可高效轉(zhuǎn)化TPA為PHA的微生物菌株仍存在一定挑戰(zhàn)。
中國科學院城市環(huán)境研究所汪印研究團隊采用搖瓶實驗從污泥中富集混合微生物群落，以PET水解產(chǎn)物—對苯二甲酸(TPA)作為碳源，在5升生物反應器中開展分批補料發(fā)酵，成功實現(xiàn)TPA向PHA的轉(zhuǎn)化。發(fā)酵過程的最大PHA濃度為2.25 g/L，轉(zhuǎn)化率為0.10 gPHA/gTPA。研究通過基因注釋和中間代謝物鑒定，揭示了優(yōu)勢菌群組成及TPA轉(zhuǎn)化途徑。結(jié)果表明，該菌群具有顯著的協(xié)同作用，不同菌種通過分泌特定酶將TPA逐步轉(zhuǎn)化為原兒茶酸或兒茶酚，最終生成PHA生物合成前體—乙酰輔酶A。本研究為廢棄PET塑料升級再造為生物降解可聚合物建立了可持續(xù)方法，所闡明的代謝機制為未來提升PHA產(chǎn)量提供了重要理論依據(jù)。
相關(guān)研究成果以Metabolic mechanism in biosynthesis of polyhydroxyalkanoate from terephthalic acid by mixed microbial consortium為題發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域知名期刊Chemical Engineering Journal上。特別研究助理潘蘭佳博士與Wardah Hayat Khan碩士生為論文第一作者，特別研究助理李杰博士和汪印研究員為共同通訊作者。該研究得到中國科學院特別研究助理項目、廈門市留學人員科研項目、福建省科技重大專項等項目資助。
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