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注。然而,高昂的生產成本限制了其大規(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的生產成本。因此,開發(fā)由傳統(tǒng)廢塑料到生物可降解塑料的轉化技術,對緩解塑料污染、實現循環(huán)經濟和可持續(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TPA向PHA的轉化。發(fā)酵過程的最大PHA濃度為2.25 g/L,轉化率為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轉化途徑。結果表明,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產量提供了重要理論依據。
相關研究成果以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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