[發明專利]一種菌酶聯合降解聚對苯二甲酸乙二醇酯的方法

有效

• 申請號: 202110651807.1
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113337001B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 邱樂泉;吳石金;李彤彤;尹辛格
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C08J11/10;C08L67/02
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;李世玉

本發明公開了一種菌酶聯合降解聚對苯二甲酸乙二醇酯的方法，以變棲克雷伯氏菌SY1(Klebsiella variicola SY1)經擴大培養獲得的細胞懸液和南極假絲酵母角質酶HiC為催化劑，以聚對苯二甲酸乙二醇酯為底物，以pH 7.0?9.0的緩沖液為反應介質構成反應體系，在30?60℃進行降解反應，將高聚物PET降解為單體化合物；通過菌酶聯合應用，解除PET降解酶的產物抑制，提高降解效率。

(一)技術領域

本發明涉及一種菌酶聯合降解聚對苯二甲酸乙二醇酯的方法。

(二)背景技術

聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethlene terephthalate，PET)是對苯二甲酸(terephthalic acid，TPA)和乙二醇的聚酯，也是使用最廣泛的熱塑性聚酯材料之一，約占全球塑料產量的1/5，其廢棄物的大量累積已經造成了嚴重的環境問題。目前，PET廢棄物的處理主要分為物理法、化學法和生物法。物理回收方法首先將回收的PET塑料進行分類，通過機械處理成碎片后，進一步洗滌與干燥處理，再利用加熱等工藝進行再次制造成粒。雖然物理回收得到很廣泛的應用，但是這種方法往往會發生PET分子鏈斷裂、分子量減少以及無法去除其中的雜質成分等情況，這大大降低了PET的使用性能。化學法主要包括糖解、醇解、水解、氨解等，需要高溫條件和極端化學試劑將PET高聚物進行解聚反應，從而產生部分低聚物和單體，降解成本高、容易產生額外的環境污染物。而生物法則反應條件溫和，主要通過微生物分泌一些胞外降解酶，將PET聚合物降解成小分子量的水溶性小分子，然后被進一步消化，最終水解成CO₂和H₂O等物質，是一種環保綠色的技術。

PET的酶促水解是一種表面侵蝕的過程，其結晶度高低也是影響PET酶促降解效率快慢的至關重要因素，高結晶度的PET材料對PET水解過程中角質酶活性有負面影響。除此之外，PET的酶促降解產物也對降解過程存在一定的抑制作用。研究發現，PET的酶促降解中間產物對苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯(BHET)和對苯二甲酸2-羥乙基單酯(MHET)是PET降解酶的競爭性抑制劑，而MHET與BHET相比被進一步水解為TPA的速度要慢得多，而降解產物TPA的累積會導致體系pH值的減小，從而影響酶的活性。因此可利用酶或細胞將BHET、MHET和TPA等產物降解，以降低或解除PET降解酶的抑制，提高對PET的降解效率。

本發明考察了南極假絲酵母角質酶(Humicola insolens cutinase，HiC)對兩種不同結晶度PET的降解情況，并比較了HiC分別與脂肪酶CALB和Klebsiella variicola SY1聯合降解PET的效果。

(三)發明內容

本發明目的是提供一種菌酶聯合降解聚對苯二甲酸乙二醇酯的方法，該方法通過將南極假絲酵母角質酶與Klebsiella variicola SY1聯合降解PET，可有效降低PET降解產物BHET、MHET和TPA的含量，從而解除這些產物對角質酶的抑制，提高PET降解效率。

本發明采用的技術方案是：

本發明提供一種菌酶聯合降解聚對苯二甲酸乙二醇酯的方法，所述方法為：以變棲克雷伯氏菌SY1(Klebsiella variicola SY1)經擴大培養獲得的細胞懸液和南極假絲酵母角質酶為催化劑，以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為底物，以pH 7.0-9.0(優選pH8.0)的緩沖液為反應介質構成反應體系，在30-60℃進行降解反應，使聚對苯二甲酸乙二醇酯高聚物降解為單體化合物；所述變棲克雷伯氏菌SY1，保藏于中國典型培養物保藏中心，保藏編號為CCTCC NO：M 2020198，保藏日期2020年6月10日，地址中國武漢，武漢大學，郵編430072。

優選所述緩沖液為pH 8.0、50-100mM Tris-HCl緩沖液。