PET降解酶的改造和最佳突变酶酶学性质研究文献综述

 2022-08-06 03:08

一种可分解废弃塑料的PET水解酶

摘要:PET作为一种常见的热塑性塑料,已经成为我们日常生活中不可缺少的一部分。但由于PET无化学活性,对微生物的侵袭具有很强的抵抗力,因此大量废弃PET带来的“白色污染”也日益严重。目前,随着生物降解技术产业的蓬勃发展,通过PET水解酶来生物降解PET成为了回收塑料废弃物的新方案。本综述将详细介绍PETase发现及筛选进程,探讨其催化机制和蛋白质改造以提高酶活,并改善热稳定性问题。

关键词:生物降解; PET; PETase; PET水解酶

一、文献综述

(一)引言

聚对苯二甲酸乙二酯(通常缩写为PET)是市场上扩散最广的热塑性聚合物之一[1-3],每年生产近7000万吨用于纺织品和包装。在聚合材料中,PET占据了欧洲市场的7.7%(约400万吨),使该聚合物成为第六大重要材料(仅次于PP、LDPE、HDPE、PVC和PUR)[4]。在最近的一份报告中,PET被指出是包装行业第三大最常用的塑料(约占欧洲消费量的16%),需求持续增长[5]。甚至在未来,PET仍然、并将继续是包装工业中需要开发的主要高分子材料之一。

但是,由于PET对苯二甲酸芳族酯单元比例高,会降低链的流动性,是一种极难水解的聚酯[6]。与此同时,随着塑料碎片和碎片(即微塑料)的释放,影响了地表水、动植物以及人类饮食。据估计,在全世界每年生产的3.59亿吨塑料中,有1.5至2亿吨堆积在垃圾堆或自然环境中[7]。塑料废弃物的累积造成环境污染、威胁生态平衡,这些问题被称为“微塑料问题”[8]。因此大量废弃PET的回收问题正成为值得全世界关注和迅速解决的主要环境问题[9-11]

目前,许多国家通过热、机械和化学等各种手段对PET进行回收利用[12],其中,可通过更可持续的可生物降解材料来减少/取代化石塑料[13]。接下来,本综述将着重介绍通过PETase来生物降解PET。

(二)PETase发现及筛选进程

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