来源:Frontiers of Environmental Science & Engineering 发布时间:2023/2/13 15:24:35
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FESE | 前沿研究:塑料的生物降解研究进展

论文标题:Microbial biodegradation of plastics: Challenges, opportunities, and a critical perspective(塑料的生物降解研究进展)

期刊:Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者:Shilpa,Nitai Basak,Sumer Singh Meena

发表时间:15 Dec 2022

DOI:10.1007/s11783-022-1596-6

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提 要

在新冠疫情的背景下,由于大量塑料制品的使用,塑料污染程度呈指数上升。物理化学方法去除塑料污染的效率有限,并且可能会产生有害的产物或副产物。相比之下,微生物菌株参与塑料降解是有效的,微生物降解方法由于其低成本和环境友好的特点而具有深远意义。因此,文章综述了塑料生物降解中涉及到的不同微生物种类、基因、生化途径和酶。

图1 摘要图

研 究 概 览

塑料材料的过度使用和未经管理的处置已经成为一个重大问题,传统物理化学方法处理塑料垃圾会造成生态环境问题。微生物菌群降解塑料的方法经济环保,但其完整的降解过程仍需进一步探索。本综述对塑料材料根据其来源、物理性质和合成方法进行了分类,介绍了塑料垃圾对环境的危害性以及影响塑料降解的因素,对塑料生物降解中涉及到的不同微生物种类、基因、生化途径和酶进行了总结。

可用于塑料降解的微生物菌株多可以从垃圾填埋场、海洋等环境中分离出来。本文总结了用于降解不同塑料的各种微生物菌株,通过构建系统发生树(图2),对塑料降解微生物菌株的多样性进行了研究。

图2 通过构建系统发生树对塑料降解微生物菌株进行多样性分析

塑料的生物降解是一个多步骤的过程(图3),对塑料降解途径相关的基因和分子水平分析可能是这一领域的突破。在聚合物表面形成生物膜对塑料的生物降解起重要作用。微生物产生的一些酶可以有效降解塑料材料,表1列出了参与塑料降解的酶。未来可进行高效菌群的鉴定研究和优化,通过相关基因功能的研究深入了解塑料降解过程。通过微生物大规模处理塑料垃圾可能是解决全球塑料垃圾问题的有效方案。

图3 聚对苯二甲酸类塑料的生物降解过程及相关的酶

表1 涉及塑料降解的酶

编 者 按

塑料由于其使用量大、降解周期长且具有一定的毒性对生态系统造成了严重危害。本综述从多方面介绍了塑料污染的危害性,总结了用于降解不同塑料的各种微生物菌株,介绍了塑料降解的生化途径和塑料生物降解的分子机理,列出了参与塑料降解的酶,为未来进行高效菌群的鉴定研究和优化以及相关基因功能的研究提供了参考。

文稿 | 冯月霞,中国科学院大学

编者 | 吕 剑,中国科学院烟台海岸带研究所,FESE青年编委

审校 | 张 姣

本文内容来自FESE期刊2022年第16卷第12期发表的Review文章 “Microbial biodegradation of plastics: Challenges, opportunities, and a critical perspective”。通讯作者为印度Dr. B. R. Ambedkar National Institute of Technology Jalandhar的Sumer Singh Meena助理教授。

引用格式:Shilpa, Nitai Basak, Sumer Singh Meena. Microbial biodegradation of plastics: Challenges, opportunities, and a critical perspective. Front. Environ. Sci. Eng., 2022, 16(12): 161

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期刊简介

Frontiers of Environmental Science & Engineering 是由高等教育出版社、中国工程院和清华大学共同主办的环境领域综合学术期刊,聚焦环境领域前沿问题与研究成果,重点关注开创性、跨学科的研究,致力于打造具有国际影响力的高水平学术交流平台,是中国工程院院刊系列期刊、中国科技期刊卓越行动计划重点期刊

共同主编:曲久辉院士,John Crittenden院士

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