中科院海洋所发现能有效降解聚乙烯等多种塑料的海洋真菌

日前，中科院海洋所孙超岷课题组在研究中发现了能有效降解聚乙烯（PE）塑料的海洋真菌和酶。目前，该成果已经申请国家发明专利保护。

海洋真菌Alternaria alternata FB1对聚乙烯塑料的降解效果

海洋真菌Alternaria alternata FB1处理聚乙烯塑料4个月后的形态

条件改良后海洋真菌Alternaria alternata FB1对多种塑料均有明显降解效果(1个月)

条件改良后海洋真菌Alternaria alternata FB1对一些塑料短期内能产生显著降解效果

日前，国际学术期刊《危险材料》 道了中科院海洋所孙超岷课题组发现的能有效降解聚乙烯（PE）塑料的海洋真菌和酶的研究成果。该真菌不仅能有效降解聚乙烯（PE）塑料，还对聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PUR）、聚酰胺（PA）和生物可降解塑料有明显的降解效果，是一株塑料降解谱广泛的真菌，为发展混合塑料降解生物制品提供了绝佳候选材料，并有望突破多种难降解塑料（如PE、PS、PUR等）的降解瓶颈。据统计，全球每年有超过800万吨的塑料垃圾流进海洋变成微塑料进入食物链。

孙超岷团队自2016年开始从青岛近海采集了上千份塑料垃圾，经过大量筛选发现一个塑料垃圾上附着了一个海洋真菌Alternaria alternata FB1，该真菌在聚乙烯（PE）塑料表面具有很强的定殖能力。经过1个月左右的培养，该真菌能够在聚乙烯（PE）塑料表面产生明显的降解孔洞。延长真菌处理聚乙烯（PE）塑料的时间至4个月，该真菌能够使得塑料发生皱缩、变色，降解塑料碎片从原始塑料上剥离。研究人员进而结合红外光谱、凝胶渗透色谱、X射线衍射、高效液相色谱及质谱等手段多方位证实了该真菌能有效降解聚乙烯（PE）塑料，解聚效率高达95%。结合气相色谱和质谱技术发现该真菌降解聚乙烯（PE）塑料的产物主要是一种四碳化合物（二甘醇胺）占比达到93%。利用转录组技术解析了介导该真菌降解聚乙烯（PE）塑料的潜在酶系，最终结合体外表达技术获得了多个在24小时内有降解PE效果的酶种。

虽然该真菌能够降解聚乙烯（PE）塑料，但需要较长时间。为了能提高其降解效率，研究团队近期改良了真菌的培养条件，大大提升了对聚乙烯（PE）塑料的降解效果：一个月即可以产生原来数月才能达到的降解效果。而且，培养条件改良后的真菌能够有效降解包括聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PUR）、聚酰胺（PA）和生物可降解塑料在内的多种塑料，尤其是对于聚酯型PUR和生物可降解塑料在两周内即可降解为碎片。值得指出的是，经过毒理实验确证该真菌对环境无害，而且在降解塑料后其培养物能够产生有效抑制多种病原菌（包括临床常见耐药菌）的活性物质。

目前，该研究成果已经申请国家发明专利保护。下一步将重点解析介导多种塑料降解的关键酶种，结合合成生物学等技术提升相应酶种的产量和降解能力，实现对部分塑料（如聚酯型PUR）的工业级应用。