工程改造細菌系統 或能生產出有理想熱性能和機械性能的塑膠
【記者林孟論/綜合報導】施普林格·自然旗下專業學術期刊《自然—化學生物學》3月18日淩晨在線發表一篇微生物學論文稱，利用微生物合成的聚合物，大腸桿菌或能用於生產可生物降解(即可再生)的塑膠。
論文作者指出，這項研究描述的工程改造細菌系統，或能使用可再生資源生產出有理想熱性能和機械性能的塑膠。
該論文介紹，據估算，全球塑膠生產在2022年製造了約4億噸的塑膠，其中大部分使用石油基化工工藝，與此同時，微生物生產聚合物的機制有望以更可持續的方式生產出可生物降解的替代品，已知生物體能自然合成聚合物，如DNA、RNA、纖維素和蛋白質，不過，科學家直到最近才開始聚焦用微生物合成能用於生產塑膠的聚合物。
在本項研究中，論文通訊作者、韓國科學技術院Sang Yup Lee和同事合作，開發出一種能用大腸桿菌內產生的一系列酶生產聚酯醯胺(PEA)的工藝，這種工藝需要將六種氨基酸與一種或多種羥基酸結合，來製造聚合物塑膠，經過進一步測試優化該工藝後，他們利用葡萄糖作為一種關鍵成分，在大腸桿菌內生產這種聚合物。
論文作者還研究了不同氨基酸的數量和結構如何影響PEA的產量和性能，作為概念驗證，他們在一個大型生物反應器中生產了約每升55克的PEA，證實了PEA產量很容易擴大規模，他們還測試了該PEA的物理、熱學和機械性能，發現其與高密度聚乙烯的性能不相上下，而高密度聚乙烯是使用最廣泛的塑膠之一，提示PEA或是一種可再生替代品。
論文作者總結認為，他們研究發現的這種工藝，比當前的化學方法有更多優勢，如能輕鬆獲得各種PEA，以及實現可以用作塑膠的聚合物的可持續生產。
↑圖說：本次研究的相關示意圖(供圖)