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英團隊合成超級酵素 「食膠」快天然版 6 倍  料 2 年內應用於塑膠降解

2020/9/29 — 16:14

圖片素材來源:《PPAP》影片截圖

圖片素材來源:《PPAP》影片截圖

「溝埋做瀨尿牛丸呀笨!」並非只是電影對白,科學界真有此事。最新刊於《美國國家科學院期刊(PNAS) 》的研究從兩種酵素(enzyme)人工合成做一種超級酵素,能快速降解塑膠垃圾,令「食膠」速度比天然版酵素快 6 倍,有關技術相信可在 1 至 2 年內推出市場應用。

該兩種酵素都是在 2016 年於日本垃圾場的食膠昆蟲中發現;到 2018 年,英國樸茨茅夫大學的團隊意外從該昆蟲身上的細菌分離出第一種酵素,並製造出工程突變版,能在數天內將聚對苯二甲酸乙二酯(PET)製造的膠樽分解,而最新合成的超級酵素,則比 2018 年版本分解速度再快 6 倍。

今年 4 月,法國可持續塑膠公司 Carbios 曾公佈,重新設計了另一種在堆肥中發現、被稱為葉支堆肥角質酶(leaf-branch compost cutinase, LLC)的酵素,並可使用 LLC 在 10 小時內將 90% PET 塑膠轉化為其原始原料。團隊當時指會擴大該技術的規模,並計劃於明年開設示範工廠。不過,方法需要於 70℃ 以上高溫下才能使用。

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超級酵素可室溫下使用

樸茨茅夫大學結構生物學家 John McGeehan 團隊最新製造的超級酵素,則可在室溫下使用,他坦言,結合兩種酵素令分解速度急劇增加,是出乎團隊意料之外。他續指,結合使用不同酵素可加快商業化進度,如果可以通過將不同酵素合成、並將之提供給 Carbios 同類公司,相信可在未來 1 至 2 年內應用。

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團隊 2018 年的研究確定了細菌 Ideonella sakaiensis 含有可分解 PET 的酵素(PETase),並在分析其晶體結構時﹛意外製造出突變型的 PETase ,增加了其 20% 「食膠」能力。新的研究則發現 I. sakaiensis 原來含另一種酵素 MHETase ,可將 PETase 分解 PET 後釋出的化學基團分解速度提高 1 倍。團隊又發現有細菌以數百萬年的時間,發展出類似方法,以 MHETase 分解天然聚合物如纖維素,所以新的酵素同時可分解混合物料製造的衣服。

經多次設計後,團隊才令 PETase 與 MHETase 合成出超級酵素,可比各自的天然版本快 6 倍地分解 PET 。團隊現在正研究如何調整超級酵素的能力,使其更快發揮作用。 McGeehan 則表示,樸茨茅夫正建立一個耗資 100 萬英鎊(折合約 996 萬港元)的測試中心,而 Carbios 亦在里昂建立酵素工廠。

來源:
The Guardian, New super-enzyme eats plastic bottles six times faster, 28 September 2020

報告:
Knott, B.C., Erickson, E., Allen, M.D. & et al. (2020). Characterization and engineering of a two-enzyme system for plastics depolymerization. PNAS first published 28 September 2020. doi: 10.1073/pnas.2006753117

文/Alan Chiu

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