文章导读 

塑料的广泛应用带来了巨大的环境问题，尤其是其难以降解的特性。尽管已有一些微生物被发现能够降解塑料，但它们的酶活性通常较低。近年来，极端微生物及其酶类因其在高温、高盐等极端环境下的稳定性而备受关注。特别是热稳定酶类，由于其高催化速率和热稳定性，被认为是降解塑料的理想选择。来自保加利亚科学院的Nikolina Atanasova博士及其团队在BioTech 期刊上发表了一项重要研究，他们从Brevibacillus thermoruber Strain 7中分离出一种热稳定脂肪酶，能够有效降解ε-聚己内酯 (PCL)。这一发现为塑料废弃物的生物降解提供了新的解决方案。

研究过程与方法

Nikolina Atanasova博士及其团队从保加利亚的一个温泉中分离出Brevibacillus thermoruber Strain 7，并从中提取出一种热稳定脂肪酶。报道了该菌株脂肪酶的分离、纯化、酶的特性、降解产物的鉴定以及酶对PCL表面的影响。

1. 微生物来源

从保加利亚西南部Marikostinovo温泉中分离出能够降解ε-聚己内酯 (PCL) 的Brevibacillus thermoruber Strain 7。温泉水温为55 °C，pH为7.8。

2. 酶活性测定

使用酯酶测定法评估上清液中的酶活性，以对硝基苯酚脂肪酸为底物，在55 °C、pH 7.5的Tris-HCl缓冲液中孵育1小时，通过分光光度法在405 nm处测定。使用PCL活性微生物筛选方法，将PCL溶解于丙酮中，加入含1.5%琼脂和0.01% NaN₃的Tris-HCl缓冲液中，形成乳液后倒入平板中。纯酶 (PE) 和超浓缩液 (UC) 分别滴入孔中，55 °C孵育24小时后观察透明晕圈的形成。

3. 酶纯化

通过离心和超滤浓缩培养液，使用DEAE Sepharose™ Fast Flow柱进行纯化，采用NaCl梯度洗脱 (0.12 M、0.18 M、0.25 M、0.5 M和1.0 M)。

4. 凝胶渗透色谱 (GPC)

将PE或UC与PCL珠在55 °C下孵育一周，冷冻干燥后溶解于四氢呋喃 (THF) 中，通过GPC分析降解产物。通过凝胶渗透色谱 (GPC) 分析，研究团队发现该酶能够将PCL降解为单体ε-己内酯，并观察到PCL表面出现了明显的凹陷和沟槽，表明酶对塑料的降解效果显著。

5. 酶特性表征

测定酶的最适温度和pH，分别在40-80 °C和pH 6.0-9.0范围内进行；评估酶的稳定性，测定在60 °C下预孵育不同时间后的残余活性；研究金属离子、EDTA、表面活性剂和抑制剂对酶活性的影响。

6. 扫描电子显微镜 (SEM)

将PCL珠与PE或UC在55 °C下孵育一周，固定、脱水后喷金，使用SEM观察PCL表面的形态变化。

研究表明该酶的最适温度为55 ℃，pH为7.5，60 ℃时半衰期超过5小时。它的底物特异性是指该酶属于酯酶组中的脂肪酶亚组。去污剂、抑制剂和Fe3+对其有较强的抑制作用，Ca2+对其活性有增强作用。单体Ɛ-caprolactone是酶降解的主要产物。用超浓缩酶和纯酶处理后所得产物的洗脱曲线相似。培养一周后，观察到PCL外观的显著变化，包括形成较浅或较深的褶皱。Brevibacillus thermoruber strain 7的脂肪酶具有较好的降解PCL的酶学特性，表明进一步探索该酶在热盆地或嗜热修复过程中有效和环境友好地降解PCL废物的可能性。

 研究总结 

这项研究首次报道了一种能够降解PCL的热稳定脂肪酶，并详细描述了其理化性质、降解产物以及对塑料表面的破坏作用。该酶的高温适应性和热稳定性使其特别适合在高温环境中进行塑料废弃物的生物降解，如温泉地区或热修复过程中。同时为塑料废弃物的生物降解提供了新的思路。通过进一步的研究和应用，这种热稳定脂肪酶有望在未来的塑料污染治理中发挥重要作用。不仅为塑料降解酶的开发提供了新的方向，也为解决全球塑料污染问题带来了希望。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2194148

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/biotech

BioTech 期刊介绍

主编：Massimo Negrini, University of Ferrara, Italy

期刊涵盖生物技术各个领域的实验和理论结果，包括生物制药；开发转基因植物、动物或水生生物，以解决农业食品的生产或质量问题，以及医学上的新方法；在环境部门的应用，旨在维持生物多样性和清除污染物；开发生物体或酶以生产有用化学品或销毁危险/污染化学品；生物信息学方法。

2023 Impact Factor：2.7

2023 CiteScore：3.7   

Time to First Decision：26.1 Days

Acceptance to Publication：2.6 Days