近日，曼徹斯特生物技術(shù)研究所（MIB）的科學(xué)家開發(fā)了一個新的酶工程平臺，通過定向進(jìn)化來改善塑料降解酶。該平臺產(chǎn)生的生物酶，可以降解PET材料。

酶循環(huán)

研究人員表示，近年來，塑料的酶循環(huán)已成為一種有吸引力的環(huán)保策略，有助于緩解與廢塑料相關(guān)的環(huán)保問題。

雖然目前有機(jī)械回收、化學(xué)回收等塑料回收方法，但酶有可能提供更具成本效益和能源效率的塑料回收方案。此外，它們還可用于選擇性分解目前難以使用現(xiàn)有技術(shù)回收的混合塑料廢物流的特定成分。

盡管這項技術(shù)前景不錯，但要使酶促塑料回收在商業(yè)規(guī)模上得到廣泛應(yīng)用，還需要克服不少障礙。因為具有分解塑料能力的天然酶通常效率較低，在工業(yè)規(guī)模工藝所需的條件下不穩(wěn)定。

為了解決這些困難，曼徹斯特大學(xué)的研究人員研發(fā)了一種新的酶工程平臺，該平臺可以快速改善塑料降解酶的性能，使其更適合大規(guī)模塑料回收。他們的集成自動化平臺可以成功評估每天約1000種酶變體的塑料降解能力。

塑料降解

為了測試該平臺，研究人員通過IsPETase的定向進(jìn)化開發(fā)了一種新酶HotPETase。IsPETase是最近發(fā)現(xiàn)的一種由Ideonella sakaiensis細(xì)菌產(chǎn)生的酶，它可以將PET用作碳源和能源。

解聚

雖然IsPETase具有降解某些半結(jié)晶形式PET的天然能力，但該酶在40°C以上的溫度下不穩(wěn)定，遠(yuǎn)低于理想的工藝條件。這種低穩(wěn)定性意味著反應(yīng)必須在低于PET玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（~65℃）的溫度下進(jìn)行，這會帶來低解聚速率。

為了解決這一限制，研究小組開發(fā)了一種耐熱酶HotPETase，該酶在70°C時具有活性，高于PET的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。這種酶可以比以前報道的酶更快地解聚半結(jié)晶PET，并且可以選擇性地解構(gòu)層壓包裝材料的PET組分。

不過研究人員表示，該生物酶實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模層面的塑料回收還需時日。