《Science》： “吃”PET塑料的细菌

塑料制品的出现给人类的生活带来了很大的便利，但随之而来的白色污染却也让世界各国伤透了脑筋。以聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）为例，这种塑料占世界上聚合物总产量的18%，高居第四，仅次于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯。每年，全世界的塑料生产商都会制造出超过4500万吨的PET塑料作为水瓶、色拉盒、花生酱罐以及其它各式各样的产品。据统计，PET在美国是回收最多的塑料，但是回收率仍然只有31％左右。在这方面，欧盟做得更好，能回收大约一半的PET。即便如此，每年仍然有数千万吨的PET塑料堆积在垃圾场，因为这种聚合物中的酯键很强，难以自然降解。

在最近一期《Science》上，日本的一个研究团队报道了一种利用细菌来帮助降解PET的新方法，这是迄今发现的第一种可以“吃掉”PET塑料的细菌，它将PET作为其主要的碳源和能量来源。（A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate). Science. DOI: 10.1126/science.aad6359）

为了找到能“啃动”PET的微生物，京都工艺纤维大学的小田康平（Kohei Oda）和庆应义塾大学的宫本贤治（Kenji Miyamoto）领导的研究小组筛选了来源于一个PET瓶回收设施的250种样本，包括沉积物、土壤、废水和活性污泥。在经过仔细的微生物筛查后，他们发现一种细菌能够在PET薄膜上“茁壮成长”，这种细菌被命名为Ideonella sakaiensis。

本来，PET也可以通过化学方法水解成单体，但这个过程很慢，而且通常需要较高的温度和压力。在之前，已经发现真菌可以分解PET，但这种被小田和宫本的团队发现的细菌似乎比这些真菌更有效。而且令人惊讶的是，这种细菌在温和的30℃温度条件下就能够开始“大嚼”PET聚合物。

研究人员发现，该细菌利用了一种称之为PETase的酶，将PET塑料降解为中间产物单（2-羟乙基）对苯二甲酸（MHET）；而另一种称为MHETase的酶，可以将MHET水解成单体对苯二甲酸和乙二醇。科学家们认为这种酶的机制有朝一日可以被用来修复被PET污染的环境，或回收制造塑料的原料。

“这一新方法可以不依赖石化原料而生产新的聚合物，能节省大量的成本，”德国格赖夫斯瓦尔德大学的酶催化专家Uwe T. Bornscheuer在同期《Science》的评论文章中评价道。

不过，目前这种细菌及其酶都还需要进一步优化，以真正用于清理世界上的PET垃圾。这些细菌喜欢无定形态的PET，而不是在实际产品中使用的结晶态PET；另外这些酶的作用太缓慢，目前也不太适于在工业上使用。

这项研究的第一作者、庆应义塾大学的吉田章介（Shosuke Yoshida）说，对PET进行预处理将扩大该聚合物的无定形区域，使之更对细菌“胃口”。此外，他指出，可以改造所用的酶使之具备更快的反应速率和更好的实用性。

1. http://science.sciencemag.org/content/351/6278/1196

2. http://cen.acs.org/articles/94/i11/Bacteria-feast-plastic.html