Nature封面：这种酶，10小时就能“吃掉”塑料瓶，分解率高达90%
最后更新：2020-04-11 11:13:14 手机定位技术交流文章
13来自奥菲寺量子比特报告|公开号码QbitAI
全世界每年生产3.59亿吨塑料，其中1.2亿吨被堆放在垃圾场或暴露在大自然中。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是最丰富的塑料，全球年产量近7000万吨——它是我们每天可能接触到的塑料瓶。
塑料瓶的回收在环境保护中起着至关重要的作用。
这是《自然》最新封面文章的关注点。
然而，目前的回收技术要么会破坏聚酯的机械性能，要么酶水解效率太低。
最近，法国图卢兹大学的一个团队提出了一种新的酶:它能在10小时内水解90%的塑料瓶。
这比以前所有聚酯水解酶的效率都高。更重要的是，水解后产生的单体具有与石化材料相同的特性。
这大大促进了塑料瓶的再利用。
彼得:我要“解散”
要水解宠物，首先要了解它。
聚酯可以固化成两种形式:一种是紧密堆积的晶体形式，另一种是相对松散无序的形式。
这两种聚酯形式存在于大多数塑料瓶中，制造商将根据塑料瓶的材料特性调整它们的比例。
然而，结晶形式的聚对苯二甲酸乙二醇酯的结构过于稳定，无法完全消化目前最有效的酶。
也许你会问，高温不会使水晶宠物变得松散无序吗？
然而，酶中存在“高温不耐受”。一旦温度升高，这种酶就会失去活性。
如何翻过这“两山”，让酶更好地水解宠物？
首先，存在结构性问题。
研究人员查阅了角质酶(一种α/β水解酶)的结构，并进行了化学模拟，以找出聚酯与这种酶的相互作用位置:他们发现聚酯与酶表面的“凹槽”一致(包括聚酯被切割的位置)。
为了改善聚酯和凹槽之间的配合，研究人员创造了大量酶的突变型，并通过不同的组合改变了凹槽内的每个氨基酸。
其次，还有一个问题是酶不耐高温。
在研究了相关的酶之后，似乎有了一个线索:许多酶通过与金属离子的相互作用而稳定下来，金属离子将酶的两个部分固定在一起。
因此，从这种酶的最初版本开始，研究人员已经改造了两种氨基酸，使它们之间形成化学键。这种酶在高温下会更稳定。
最后，研究人员通过一系列改进创造了两种酶，并在切碎的塑料瓶上进行实验。
不仅水解效率高，而且非常便宜。
改进的水解酶的效率极高。
前人提出的水解酶能在20小时内消化一半的聚酯。在这项工作中，消化率可在15小时内达到85%。
此外，通过优化条件，他们可以在10小时内将聚酯分解到90%。
虽然仍有一些结晶聚酯，但效率已经很高:从1000公斤聚酯废料中可以提取863公斤原料。
换句话说，重新设计的酶的效率高于我们体内分解淀粉酶的效率。
后来，研究人员还根据工业标准使用这些原材料生产新的聚酯产品。
这些新产品的耐压性仅比用标准化学原料生产的聚酯低5%。在外观上，差异只有10%，符合聚酯产品的生产标准。
当然，成本也是一个重要的考虑因素。
与石化原料相比，使用回收聚酯的成本是多少？
研究人员估计，如果制造这种蛋白质的成本是每公斤25美元，那么这一过程的成本将是用这种蛋白质制造聚酯的成本的4%。
尽管这可能不像石化产品那样便宜，但相对而言，它不会受到未来价格冲击的影响，而且更具可持续性。
研究所简介
该项研究的通讯员是伊莎贝尔·安德烈、塞·杜肯和阿·马蒂，他们都来自法国图卢兹生物技术研究所。
图卢兹生物技术研究所(TBI)是一个生物和化学混合研究单位，隶属于法国国家研究所、法国国家研究中心和图卢兹国家研究所。
这项研究工作应用于健康、生物技术、水和环境、食品加工、农业商业和化学领域。
TBI的目标是“将基因与过程相结合的能力”，并将科学的卓越与经济和社会的相关性相结合。
还有一件事
最近，塑料污染变得越来越严重:每年有10万海洋哺乳动物、海龟和100万海鸟死于海洋塑料污染。
甚至有数据显示超过90%的海龟吃过塑料。甚至冰川现在也被微塑料污染了。
尽管人类处于生态链的顶端，但地球是我们共同的家园。如果我们继续这样污染环境和消耗资源，最终将会是人类受到攻击。
保护环境是每个人的责任。
入口
自然报:https://www.nature.com/articles/s4158020-2144
相关报告:https://arstechnica . com/science/2020/04/searcher s-engineer-酵素-分解-塑料瓶/
-完毕-
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