浅谈降解塑料菌株的研究进展

马 晨杜静静冯书风 王艺静

（1河北农业大学生命科学学院 河北保定 071001 2河北农业大学动物医学院 河北保定 071001）

引言

随着现代科技水平的进步，塑料制品因具有方便轻巧的特点得到了人们的普遍使用，给环境带来了严重的压力。塑料即不易被分解也不易回收再利用，其废弃物成为污染环境的主要因素，对土壤、海洋以及空气的都有严重危害，导致生态失去平衡。目前塑料制品被完全降解，至少需要约9年时间[1]。因此，缩短塑料降解时间，寻找高效降解塑料的方法具有重大意义。

1 塑料的分类

1.1 传统意义上的塑料

包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）[2]等，这些塑料很难被生物降解，对环境造成了严重的污染。

1.2 生物可降解塑料

按制备方法可分为3类：（1）微生物合成的生物可降解塑料，如聚-β羟丁酸（PHB）。（2）化学合成的生物可降解塑料，如聚丁二酸酯（PBS）、聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）等。（3）天然高分子共混的生物可降解塑料，如聚乙烯醇。但即使是生物可降解塑料有一定的降解周期，仅依靠其在自然界中进行自行降解是远远不够的。

2 目前发现的降解塑料的菌株

2.1 降解聚乙烯的白浅灰链霉菌

四川师范大学的冯静从土壤中分离出了一株能够降解聚乙烯的放线菌，并鉴定该菌株为 Streptomyces albogriseolus（白浅灰链霉菌）。研究白浅灰链霉菌可对不同分子量的聚乙烯粉末的降解，结果表明白浅灰链霉菌属于低分子量和高分子量甚至超高分子量降解菌[3]。

2.2 降解聚己内酯(PCL)的菌株

Li等学者从土壤中筛选出1株对PCL有较高降解率的菌株Penicillium oxalicum DSYD05-1。研究发现PCL薄膜在该菌的作用下，10 d后可被完全降解。从发酵液中提取出PCL解聚酶的酶活最高可达14.6 U/m L[4]。另有报道从土壤中筛选出1株可完全降解培养基中的PCL乳化物的嗜热菌株Streptomyces thermoviolaceus sub sp．76T-2。经过在 45℃下培养 6 h，从发酵液中分离出2种不同分子量的PCL降解酶，其中经检验分子量为25 ku降解酶是一种新型的几丁质酶[5]。

2.3 降解聚乙烯醇(PVA)的菌株

有报道从染料工厂的活性污泥中筛选出1株降解PVA的菌株 Sphingopyxis sp．PVA3，降解率可达到90%[6]。另有 Tsujiyama等筛选出1株降解PVA的菌株Flammulina velutipes，该菌株在含有PVA的双层琼脂培养基上出现了明显的透明圈，并在以石英砂为载体的培养基中表现出较好的降解效果[7]。菌株Fomitopsis pinicola对PVA同样有着较好的降解特性且其对不同分子量的PVA都有着一定的降解能力[8,9]。

2.4 降解聚氨酯塑料的菌株

中科院的研究人员发现了一种能够高效降解聚氨酯塑料的新菌种——塔宾曲霉菌，该真菌有望成为未来治理白色污染的“利器”。研究表明，在“塔宾曲霉菌”的作用下，原本在自然环境中难以降解的塑料，两周就可以明显发生生物降解过程，两个月后其培养基上的塑料聚合物基本消失[10]。

结语

面对这一险峻的形式，我国已经提起了相当的重视，在大力寻求解决白色污染给我们带来的危害的方法。其中通过微生物来降解塑料有着明显的优势和广阔的发展空间。我们可以从两大方面进行防治:一方面通过继续筛选可以降解传统意义上的塑料的菌株，目前这类菌株还比较少，分离并提高降解塑料的效率还存在一定的难度；另一方面通过生产使用更易降解的生物可降解塑料从源头上减少污染，但此方法存在降解周期长，生产成本普遍偏高等问题仍需进一步改进。未来，科研人员将会进一步确定这些菌株大规模快速繁殖和降解塑料的理想条件，为产业化利用微生物降解塑料垃圾、治理塑料垃圾污染奠定基础。

参考文献

[1]郑宁来.微生物降解塑料技术取得新进展 [J].合成材料老化与应用,2016,45(03):158.

[2]郭翼遥.可降解塑料材料的研究进展 [J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(19):74-75.

[3]冯静.白浅灰链霉菌对聚乙烯降解效果研究及降解酶的基因克隆[D].四川师范大学,2016.

[4]Li F.,Yu D.,Lin X.M.,et al.Biodegradation of poly(e-ca-prolactone)(PCL)by a new Penicillium oxalicum strainDSYD05-1[J].World Journal of Microbiology and Biotechnolo-gy,2012,28:2929-2935.

[5]Chua T.K.,Tseng M.,Yang M.K.Degradation of Poly(ε-caprolactone)by thermophilic Streptomyces thermoviolaceus subsp.thermoviolaceus 76T-2[J]．AMB Express，2013，3:8．

[6]Yamatsu A．，Matsumi R．，Atomi H．．Isolation and characterization of a novel poly (vinyl alcohol)-degrading bacterium，Sphingopyxis sp．PVA3[J]．Applied Microbiology and Biotech-nology，2006，72(4):804-811．

[7]Tsujiyama S．，Nitta T．，Maoka T．Biodegradation of polyvinylalcohol by Flammulina velutipes in an unsubmerged culture[J]．Journal of Bioscience and Bioengineering，2011，112(1):8-62．

[8]Tsujiyama S．，Okada A．Biodegradation of polyvinyl alcohol bya brown-rot fungus，Fomitopsis pinicola[J]．Biotechnology Let-ters，2013，35:1907-1911．

[9]毛海龙,白俊岩,姜虎生,等.可降解塑料的微生物降解研究进展[J].微生物学杂志,2014,34(04):80-84.

[10]郑宁来.中科院发现聚氨酯降解新菌种[J].合成材料老化与应用,2017,46(06):132-133.