加速塑料在环境中的降解研究酶的耐热性

许多塑料主要是可生物降解的，但在露天、废水或堆肥厂中只能非常缓慢地降解。具有降解塑料能力的已知酶可以解决这个问题。

然而，要做到这一点，它们必须能够承受高温。来自拜罗伊特大学“微塑料”合作研究中心的一个跨学科团队现已在生物大分子杂志上展示了新方法，这是保护酶免受高温影响的关键先决条件。如果酶是热稳定的，它们可以在生产过程中添加到可生物降解的塑料中，然后加速自然降解。

原则上，环境中的天然塑料降解可以在酶的帮助下加速。例如，蛋白酶K能够攻击和分解PLLA分子。如果可以在生产过程中为可生物降解塑料配备这些酶，则可以最佳利用某些酶降解塑料的能力。

这些酶随后会在环境、废水或堆肥厂中变得活跃。然而，恰恰是这种有吸引力的解决问题的方法迄今由于在脂肪族聚酯和其他可生物降解塑料的工业生产中使用熔体挤出这一事实而受到阻碍。

这是一个不可或缺的生产步骤，需要在超过100摄氏度的高温下进行。到目前为止，还没有找到足够好的方法来保护酶，使其在高温下保持稳定，从而保持基本功能，例如降解塑料的能力。缺乏可用于获得有关酶的耐热性的精确数据的科学方法。

至此，拜罗伊特合作研究中心1537“微塑料”的跨学科团队现已取得决定性进展。与联邦材料研究与测试研究所(BAM)合作，科学家们开发了以蛋白酶K为例的定量方法，该方法允许以以前未达到的详细程度确定酶的热稳定性——最高温度200摄氏度。

“通过我们在新研究中提出的方法，可以比以前更好地保护酶免于热分解。我们现在手头有一个可靠的工具来评估为保护酶而开发和提议的技术措施的有效性，”该研究的第一作者、拜罗伊特大学高分子化学II教授的博士生徐成章说。

她已经将目光投向了进一步的研究步骤：“在拜罗伊特，我们打算探索蛋白酶K耐热封装的新方法。封装似乎是将酶引入可生物降解塑料生产的一种有前途的方法。”

“我们以蛋白酶K为例取得的研究结果有可能转移到其他蛋白质。因此，它们加强了一个仍然年轻的研究方向，即开发基于可在热下变形的酶促降解塑料的新型混合材料。这些材料不仅例如，有助于对抗微塑料废物，但也可以支持新药的开发或患病或受损组织的再生，”负责协调研究工作的大分子化学II主席AndreasGreiner教授说.