Page 48 - 《橡塑技术与装备》2025年1月

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

物学技术，如 PCR（聚合酶链反应）或测序，来快速 塑料降解生物酶的种类及其对不同塑料的降解效
识别产酶微生物的特定基因序列。 接着，通过酶活性 果涵盖了多种生物催化剂，这些酶因其高效性和选择
测试来进一步筛选出具有高活性和特异性的酶。这通 性在促进环境友好型降解塑料循环利用中扮演着关键
常包括底物特异性试验、pH 值稳定性测试、温度耐受 角色。每种酶因其特定的结构和活性位点而展现出对
性分析等，以确保所选酶能够在实际应用条件下保持 特定塑料类型的选择性，这使得它们在不同降解条件
高效表现。 最后，对筛选出的酶进行纯化和表征，以 下的应用成为可能。目前，自然界中发现的塑料降解
确定其结构、功能和稳定性。这一阶段可能需要使用 生物酶主要有以下几大类酶 ：
层析技术、电泳或质谱等高级分析方法，以便更深入 （1）脂肪酶
地理解酶的性质，并优化其生产和应用条件。 整个酶 能够降解聚酯纤维（如 PET）中的酯键，通过催
的来源与筛选过程是一个迭代和优化的过程，旨在高 化酯化反应将大分子聚酯分解成小分子酯或醇类，从
效地获得性能优异、成本可控的酶产品，为后续的生 而加速塑料降解过程。
物降解塑料合成学研究提供基础。 （2）蛋白酶
1.1 自然界中生物酶的筛选与选择的科学发 虽然主要作用于蛋白质结构，但在特定条件下也
展 可能参与某些类型的塑料降解，例如通过降解塑料表
酶筛选与选择是确保高效生物降解过程的关键。 面吸附的蛋白质残留物来间接影响塑料的物理性质。
科学家们自然界中发现了多类具有独特降解塑料性能 （3）纤维素酶
的生物酶，这些酶在特定环境下表现出高效催化能力， 对于基于纤维素的降解塑料，如某些植物基聚合
对降解塑料具有重要作用。通过筛选具有较高活性和 物，纤维素酶能够作用于纤维素链，促进其降解，从
选择性的酶，针对性地选择或合成特定的生物酶，以 而有助于整体材料的分解。
满足不同环境下降解特定塑料的需求。 （4）淀粉酶
1.1.1 自然界中生物酶的筛选与选择的特征 在处理以淀粉为基础的生物降解塑料时，淀粉酶
自然界中生物酶的发现与筛选主要通过三种途径 能够催化淀粉分子的分解，将其转化为更易被微生物
进行 ：从商品酶库中筛选、从已知菌种来源和菌种保 利用的小分子糖类，加速塑料的自然降解。通过精确
藏中心筛选以及从自然界发现和筛选产酶微生物。首 筛选和优化这些酶的性能，研究人员能够针对不同塑
先，从商品酶库中筛选是一种高效的方法，研究人员 料成分设计定制化的生物降解方案，有效提高塑料循
可以访问到已经经过初步筛选和纯化的酶资源，这些 环利用效率并减少环境负担。
酶资源库包含了各种生物来源的酶，为特定应用提供 1.2 塑料降解生物酶促降解的优化策略的科
了广泛的候选酶选择。其次，从已知菌种来源筛选则 学发展
依赖于对特定微生物菌株的深入研究，通过培养和分 酶促降解的优化策略主要包括以下几个方面 ：首
离具有特定酶活性的微生物，进一步进行酶活性鉴定 先，通过基因工程改造特定的酶，提高其对目标塑料
和优化。最后，从自然界发现和筛选产酶微生物通常 成分的亲和力、催化效率以及稳定性。这包括设计和
涉及野外采样、土壤或海洋等环境样本的收集，通过 构建具有更高特异性和活性的新酶，或者对现有酶进
微生物组学和分子生物学技术来识别潜在的产酶微生 行修饰，以增强其在特定条件下的功能。其次，开发
物，随后进行酶活性测试以筛选出目标酶。这一过程 适宜的酶反应的条件，如温度、pH 值、溶解氧浓度等，
往往需要结合现代生物信息学手段，如高通量测序和 以最大化酶的催化效率和产物收率。此外，通过引入
生物信息分析，以加速筛选过程并提高发现新酶的效 辅助因子、稳定剂或表面活性剂来改善酶的性能和稳
率。通过这些方法，研究人员能够广泛探索生物酶的 定性，延长酶的使用寿命。第三，探索和利用微生物
潜在来源，并针对特定的环境友好型降解塑料循环利 共生体系，通过微生物代谢途径协同降解塑料，提高
用需求，筛选出具有高效催化性能的酶，从而推动相 整体降解速率和效率。最后，开发连续化、自动化和
关技术的发展和应用。 集成化的酶促降解工艺，实现大规模、高效和经济的
1.1.2 自然界中塑料降解生物酶的类型和功 塑料降解处理，降低能源消耗和环境影响。这些策略
能 旨在克服酶促降解过程中的限制因素，促进生物降解

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·2· 第 51 卷 第 期