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一種小小的微生物，或許就能解決礦泉水瓶塑料的回收與再利用問題。這種在我們生活中天天都會遇到的塑料，其主要的成分為聚對苯二甲酸乙二醇酯（英文縮寫為PET）。最近，日本科學(xué)家Kenji Miyamoto發(fā)現(xiàn)了世界上第一例可“吞噬”PET的細(xì)菌，他們稱之為I. sakaiensis。這種細(xì)菌以PET為主要碳源和能量源。該研究成果發(fā)表在最新一期《Science》上。

以2013年為例，全世界PET的全年產(chǎn)量即高達(dá)5600萬噸。在我們每天都有接觸的礦泉水瓶、可樂瓶等多種食品包裝瓶上均可以發(fā)現(xiàn)PET的身影。盡管作為一種典型的可回收塑料，它的回收程度卻依舊維持在一個不高的水平。根據(jù)美國PET塑料協(xié)會統(tǒng)計，全世界PET回收率僅維持在31%左右。歐洲在這方面盡管做的較好，也不過僅僅達(dá)到約50%。每年，都有千百萬噸的PET被廢棄，要么被堆積在垃圾廠，要么進(jìn)入環(huán)境中產(chǎn)生污染。

理論上，PET是可以通過高溫高壓下的水解反應(yīng)回收其單體原料。但是這個過程較慢，能耗大，成本高。早期也有人發(fā)現(xiàn)可以降解PET的真菌。相比之下，Kenji Miyamoto發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌降解效率更高，難能可貴的是，這種細(xì)菌在30攝氏度下即可發(fā)揮其作用。

（A）PET薄膜培養(yǎng)在含有I. sakaiensis細(xì)菌的溶液中；（B）經(jīng)過細(xì)菌降解后的PET薄膜表面；（C）降解過程中PET薄膜的質(zhì)量變化；（D）生長在PET薄膜表面的I. sakaiensis細(xì)菌。

研究者發(fā)現(xiàn)I. sakaiensis細(xì)菌使用一種酶（研究者稱之為PETase）先將PET降解為MHET（見下圖）；隨后另一種酶（研究者稱之為MHETase）將其降解為對苯二甲酸與乙二醇。

要想將該技術(shù)工業(yè)化，也需要進(jìn)一步地優(yōu)化。比如這種酶目前的作用時間處于幾十天的水平，對商業(yè)生產(chǎn)來講還是不夠快；另外，I. sakaiensis細(xì)菌更易于作用于無定型態(tài)的PET，而塑料瓶中的PET有很多處于結(jié)晶態(tài)。對于前者，研究者希望利用基因工程將細(xì)菌進(jìn)一步改良；對于后者，可以先將塑料產(chǎn)品中的PET進(jìn)行預(yù)處理。

這項(xiàng)技術(shù)對于材料的回收利用、環(huán)保產(chǎn)業(yè)意義重大。研究者也在致力于該項(xiàng)技術(shù)全面工業(yè)化。

參考文獻(xiàn)：

Yoshida,S.;Hiraga,K.;Takehana,T.;Taniguchi,I.;Yamaji,H.;Maeda,Y.;Toyohara,K.;Miyamoto,K.;Kimura,Y.;Oda,K.,A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate).Science 2016,351(6278),1196-1199.