microbius
РОССИЙСКИЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОРТАЛ
Поиск
rss

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2Vtzqx7tLnC

Реклама

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2VtzqwzYS9e

Реклама

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2VtzqvtsLHv

Реклама

Микробное разрушение пластмасс (аннотация)
Микробное разрушение пластмасс

Автор/авторы:
share
87
backnext
Фото: Dustan Woodhouse/unsplash.com

Накопление неуправляемых пластиковых отходов в природных средах представляет серьезную угрозу для наших океанов, дикой природы и здоровья человека. 

   Поскольку глобальный спрос на пластик постоянно растет, тенденция выброса пластика в открытую среду вряд ли уменьшится до 2030 года, если не будут немедленно радикально изменены основные направления политики, потребительское поведение и меры по утилизации отходов, связанных с пластиковыми изделиями.

   В то время как абиотическая деградация окружающей среды вносит значительный вклад в разрушение крупных пластиковых отходов, приводящее к загрязнению микро- и нанопластиком, роль микроорганизмов в деградации пластика в естественных условиях все еще плохо изучена. В последние годы появились сообщения о том, что различные микроорганизмы способны деполимеризовать синтетические полимеры в лабораторных условиях (Wierckx et al., 2018). Тем не менее, степень и скорость микробной деградации традиционных пластмасс на основе нефти, таких как полиэтилен и полистирол, может значительно отличаться от биоразлагаемых полиэфиров, таких как полимолочная кислота (PLA). Микробная биотехнология неоднократно предлагалась в качестве варианта устойчивого подхода к утилизации пластиковых отходов, хотя реальность и перспективность биотехнологических методов переработки еще не получила однозначного объяснения среди научных сообществ, конечных потребителей пластика и политиков.

   В ответ на быстро растущий интерес к этой области исследований мы смогли собрать несколько высококачественных материалов, основанных как на оригинальных исследованиях, так и на обзоре литературы, представленных учеными со всего мира.

   Ru и др. представили всеобъемлющий обзор микроорганизмов и ферментов, способных разлагать массово производимые рекальцитантные нефтехимические пластмассы, о которых сообщалось с 1970-х годов. Хотя было показано, что ПЭ и ПС разлагаются несколькими микроорганизмами, хотя и очень медленно, ключевые деполимеразы, участвующие в разрушении углерод-углеродной основы, до сих пор неизвестны. Для лучшего понимания ферментативной деградации виниловых полимеров Xu и др. провели расчеты квантового механизма для моделирования расщепления углерод-углеродной связи в положении С в кислых и щелочных условиях.

   Микробные сообщества являются ценным источником ферментов, способных разлагать синтетические полимеры. Pinnell и Turner сообщили о дробном метагеномном секвенировании биопленок, загрязняющих полиэтилентерефталат (PET), полигидроксиалканоат (PHA) и керамику, размещенных на границе осадка и воды в прибрежной лагуне. В то время как биопленки из PET были неотличимы от контрольной керамической биопленки, биопленки из биопластика PHA отличались доминирующим присутствием сульфатредуцирующих микроорганизмов (SRM) и значительным обогащением филогенетически разнообразных деполимераз полигидроксибутирата (PHB). Их результаты показывают, что пластисферные SRM играют важную роль в биодеградации PHA.

   Gaytán и др. изучали активность разложения полиуретана смешанной культурой микроорганизмов свалки, которая может расти на водной дисперсии полиуретана в качестве единственного источника углерода. Физиохимические анализы показали расщепление различных функциональных групп в полимерах. Наряду с метагеномным анализом были предложены предварительные пути микробной деградации полиуретана. 

   Weinberger и др. культивировали библиотеку грибов с алифатическими и ароматическими полиэфирами, что привело к идентификации новых штаммов, продуцирующих ферменты, гидролизующие полиэфиры. Этот метод позволит изучить имеющееся разнообразие грибов и тем самым расширить спектр ферментов-кандидатов для переработки пластика. Растущий коммерческий спрос на биоразлагаемые пластмассы, такие как PLA, требует также экологически чистых методов утилизации с использованием микроорганизмов. Обобщая результаты исследований по деградации PLA актинобактериями с 1997 года, Pseudonocardiaceae были определены как наиболее важное семейство. Более того, эстеразы и протеазы, обнаруженные у различных актинобактерий, способных разлагать PLA, будут иметь перспективы для будущего применения в утилизации отходов биопластика.

   В последнее десятилетие многие исследования были посвящены ферментативной деградации PET. Bollinger и др. сообщили о выяснении структуры в высоком разрешении и функциональной характеристике нового фермента гидролиза PET (PE-H), идентифицированного в геноме морской бактерии Pseudomonas aestusnigri. Было показано, что PE-H разлагает аморфный PET при 30°C. С помощью структурного моделирования и мутагенеза был создан вариант Y250S, демонстрирующий повышенную гидролитическую активность PET в результате перестройки конформации активного сайта, что позволило получить новые знания о структурных особенностях, необходимых для эффективной деградации полиэфира.

   Основываясь на предыдущих сообщениях о подвижности полимерной цепи PET, связанной с ферментативной деградацией, Falkenstein и др. могли оценить целесообразность использования УФ-излучения в качестве потенциального метода предварительной обработки для стимулирования последующей биокаталитической деполимеризации PET. Хотя УФ-обработка вызвала значительное расщепление цепей в поверхностном слое аморфных пленок PET, полученная в результате повышенная поверхностная кристалличность резко снизила эффективность ферментативной деградации.

   Поскольку инженерные цельноклеточные катализаторы недавно рассматривались с большим потенциалом для деградации пластика, микробный метаболизм пластиковых мономеров и добавок станет предметом исследований как в контексте экологической деградации пластикового загрязнения, так и в контексте биотехнологической переработки пластика, т.е. использования пластиковых гидролизатов в качестве сырья для микробного производства химических веществ с высокой стоимостью.

   Carstens и др. охарактеризовали биотрансформацию фталатных эфиров, повсеместно используемых в качестве пластификаторов, морскими, пресноводными и наземными грибами. Это исследование указывает на важную роль грибов в экологической биодеградации сложных молекул, полученных из пластика.

   В целом, эти научные работы консолидируют и расширяют наши знания о последних достижениях в этой очень активной области исследований. Мы искренне надеемся, что наша тема вдохновит и побудит других ученых внести свой собственный вклад в решение глобальной проблемы, вызванной загрязнением пластиком.

Вам также может быть интересно
Комментариев: 0
Узнайте о новостях и событиях микробиологии
Первыми получайте новости и информацию о событиях
up