本發(fā)明涉及一種能夠降解多種塑料的新型微生物以及利用該微生物降解塑料的方法。

背景技術(shù)：

1、塑料因其重量輕、物理和化學(xué)耐久性高、加工性好以及價(jià)格極低，使用迅速增加，塑料產(chǎn)量從2000年的2.34億噸顯著地增加到2019年的4.60億噸。此外，同期產(chǎn)生的塑料廢棄物量從1.56億噸增加到3.53億噸，超過兩倍(韓國對(duì)外經(jīng)濟(jì)政策研究院(kiep)，世界經(jīng)濟(jì)焦點(diǎn)，第5卷，第13期，國際塑料法規(guī)的現(xiàn)狀和影響，2022年5月9日發(fā)表)。

2、由于covid-19封鎖，2020年全球塑料使用量較上年下降了2.2％，但隨著世界各地解除封鎖，塑料使用量再次增加，尤其是在醫(yī)療保健、個(gè)人衛(wèi)生塑料制品和電子商務(wù)領(lǐng)域的塑料包裝方面。

3、全球塑料廢棄物的回收率僅為9％，未回收的塑料廢棄物正通過填埋(50％)、非法傾倒(22％)和焚燒(19％)的方式進(jìn)行處理。特別是，塑料占海洋垃圾的80％，預(yù)計(jì)到2040年，海洋塑料廢棄物將從2016年的每年900萬至1400萬噸增加到每年2300萬至3700萬噸。塑料涌入造成的環(huán)境污染不僅威脅著生態(tài)系統(tǒng)和人類健康，而且需要額外成本用于廢棄物處理和污染恢復(fù)。

4、因此，作為塑料廢棄物處理方法研究的一部分，塑料降解微生物的研究正在積極開展。例如，韓國專利公開第10-0350928號(hào)公開了一種新型微生物——肺炎克雷伯菌cj-pvaa(保藏號(hào)kfcc-11126)，該微生物在有氧條件下生長良好，并且具有增強(qiáng)的聚乙烯醇降解能力，并公開了利用該微生物處理含聚乙烯醇廢水的方法。此外，韓國專利公開第10-0513931號(hào)公開了巴克氏微桿菌(microbacterium?barkeri)lc(保藏號(hào)kccm?10507)，并公開了利用該細(xì)菌生物降解聚乙烯醇的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、[技術(shù)問題]

2、基于上述情況，本發(fā)明人開展了研究，發(fā)現(xiàn)了一種新型塑料降解微生物，并且在給甲蟲幼蟲(大麥蟲)喂食聚乙烯后分離出一種表現(xiàn)出塑料降解活性的微生物。經(jīng)微生物鑒定，發(fā)現(xiàn)了一種新型塑料降解微生物——吉洛不動(dòng)桿菌(acinetobacter?guillouiae)repla2菌株。

3、因此，本發(fā)明的目的是提供一種新型塑料降解微生物以及利用該微生物降解塑料的方法。

4、[技術(shù)方案]

5、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了具有塑料降解活性的吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株，其保藏號(hào)為kacc?81234bp。

6、本發(fā)明人從給大麥蟲喂食聚乙烯兩周后獲得的優(yōu)勢(shì)腸道微生物群落中分離出一株吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株。分離出的吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株能夠降解多種塑料，盡管降解率各不相同(圖5)。

7、因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，塑料是選自由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚氯乙烯(pvc)、聚苯乙烯(ps)、聚丙烯(pp)、聚氨酯(pu)和聚乙烯(pe)組成的組中的一種或多種。

8、pet高度透明，無味無臭，因此占據(jù)了市場(chǎng)上大部分塑料飲料瓶的市場(chǎng)。pvc是一種熱塑性塑料，其堅(jiān)固、堅(jiān)硬或柔韌，不易磨損。pvc用于人造革、包裝材料、管道和電絕緣體，以乙烯基(vinyl)的名稱使用了最久的時(shí)間。

9、ps是一種重量輕、無味無臭的熱塑性塑料，其用于家居用品、玩具、電絕緣體、收音機(jī)和電視機(jī)外殼、包裝材料等。pp是由從石油中提取的丙烯聚合而成，廣泛用于制造瓶子和容器。

10、pe是一種重量輕且柔韌的熱塑性塑料，其是一種從工業(yè)材料到家居用品廣泛應(yīng)用的用途廣泛塑料。高密度聚乙烯(hdpe)的抗沖擊性強(qiáng)且耐寒性良好，主要用于生產(chǎn)購物袋和管道。低密度聚乙烯(ldpe)的聚合物中含有支鏈，因此其密度低于直鏈hdpe，并且由于其良好的彈性，易于加工。

11、在本發(fā)明中，“塑料降解”是指將形成塑料的聚合物材料降解為低分子量的中間體材料或者可以通過微生物代謝途徑代謝的中間體。

12、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，塑料降解可以是將形成塑料的聚合物材料降解為具有小分子量(mw為約500)的烴結(jié)構(gòu)材料([cnhn]n)。

13、本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種降解塑料的方法，包括用保藏號(hào)為kacc?81234bp的吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株、菌株培養(yǎng)液、菌株裂解物或菌株衍生的塑料降解酶培養(yǎng)塑料的步驟。

14、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，塑料可在僅有吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株的培養(yǎng)液的情況下降解(圖8)，這意味著吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株產(chǎn)生并分泌塑料降解酶。因此，還可以使用吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株的培養(yǎng)液、菌株裂解物或分離的塑料降解酶降解塑料。

15、可以在將吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株接種到含有塑料作為唯一碳源的培養(yǎng)基中后，在8℃至40℃的溫度下進(jìn)行所述培養(yǎng)7至60天，但不限于此。優(yōu)選地，可以在8℃至37℃的溫度下進(jìn)行所述培養(yǎng)7至30天。

16、本發(fā)明的塑料降解方法中所使用的培養(yǎng)基組成、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時(shí)間可根據(jù)待降解塑料的種類而變化，當(dāng)將吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株與廢塑料或含塑料的廢棄物在組合這些條件作為工藝參數(shù)而確定的條件下進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，可以較大程度地降解特定的塑料，或者可以將所有塑料降解為可重復(fù)使用的低分子量材料。

17、添加到培養(yǎng)基中的塑料可以是切成細(xì)塊的薄片或薄膜(廢乙烯基)的形式，以增加與吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株或該菌株分泌的塑料降解酶的接觸。

18、本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種用于降解塑料的組合物，其包含保藏號(hào)為kacc81234bp的吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株、菌株培養(yǎng)液、菌株裂解物或菌株衍生的塑料降解酶。

19、如上所述，吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株表達(dá)塑料降解酶并利用塑料作為碳源，因此，該菌株本身、菌株培養(yǎng)物、菌株裂解物和菌株衍生的塑料降解酶可有效地用于降解塑料的目的。

20、塑料降解酶可以是該微生物的細(xì)胞外物質(zhì)或細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)，其具有塑料降解活性并且可以通過各種類型的基因重組來大量生產(chǎn)。

21、吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株具有在塑料降解過程中特異性過表達(dá)的基因(圖7)，該基因可以通過基因重組引入到其他微生物中，重組微生物可用于塑料降解。

22、同時(shí)，吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株能夠降解在塑料降解過程中產(chǎn)生的各種塑料代謝中間體(代謝物)(圖2)。

23、因此，本發(fā)明提供了一種降解塑料代謝中間體的組合物，其包含保藏號(hào)為kacc81234bp的吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株、菌株培養(yǎng)液、菌株裂解物或菌株衍生的塑料降解酶，以及提供了一種降解塑料代謝中間體的方法。

24、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，塑料代謝中間體為選自由烷烴、醇、醛和脂肪酸組成的組中的一種或多種。

25、也就是說，吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株不僅能夠?qū)⒏叻肿恿克芰辖到鉃榈头肿恿繂误w，還能夠?qū)⒌头肿恿繂误w逐步降解為烷烴、醇、醛和脂肪酸。

26、本發(fā)明人還證實(shí)，吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株能夠使塑料薄膜的表面親水化。因此，本發(fā)明提供了一種用于促進(jìn)塑料氧化的組合物，其包含保藏號(hào)為kacc?81234bp的吉洛不動(dòng)桿菌repla2菌株、菌株培養(yǎng)液、菌株裂解物或菌株衍生的塑料降解酶，以及提供了一種促進(jìn)塑料氧化的方法。

27、在本發(fā)明中，在塑料降解過程中，用于降解塑料代謝中間體的組合物、用于促進(jìn)塑料氧化的組合物可以單獨(dú)使用，或者與其他塑料降解微生物/酶組合使用。

28、[有益效果]

29、根據(jù)本發(fā)明所述的具有塑料降解活性的微生物能夠降解選自由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚氯乙烯(pvc)、聚苯乙烯(ps)、聚丙烯(pp)、聚氨酯(pu)和聚乙烯(pe)組成的組中的一種或多種類型的塑料，并且將其轉(zhuǎn)化為低分子量物質(zhì)，因此該微生物可以用于塑料降解和塑料回收的預(yù)處理工藝。