塑料垃圾為生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，酶降解技術(shù)是實(shí)現(xiàn)塑料垃圾回收利用的一條潛在綠色途徑。近期，美國科學(xué)家結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)，成功研發(fā)出一種新型塑料降解酶，且該酶可用于塑料的閉環(huán)回收。研究成果發(fā)表在《Nature》期刊，標(biāo)題為“Machine learning-aided engineering of hydrolases for PET depolymerization”。

PET（聚對苯二甲酸乙二酯）是一種應(yīng)用廣泛的塑料，其產(chǎn)生的垃圾占全球固體垃圾的12%。以往報道的PET水解酶對pH和溫度范圍缺乏穩(wěn)定性、反應(yīng)速度慢，不能直接降解未經(jīng)處理的消費(fèi)塑料廢品，極大地限制了其應(yīng)用?？蒲腥藛T開發(fā)了一個機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能預(yù)測可能提高PET降解酶熱穩(wěn)定性和活性的突變。通過對突變體進(jìn)行蛋白質(zhì)工程改造和測試，科研人員確定了一種相比野生型PET酶（PETases）含有五個氨基酸突變的酶，將其命名為FAST-PETases。FAST-PETases在30℃-50℃和一系列pH水平范圍內(nèi)顯示出優(yōu)異的水解活性。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AST-PETases幾乎能在1周內(nèi)完全降解51種不同的未經(jīng)處理的PET塑料廢品。同時，F(xiàn)AST-PETases對晶態(tài)和非晶態(tài)的PET均能高效降解。研究人員進(jìn)一步進(jìn)行了概念驗(yàn)證，利用FAST-PETases分解PET，并利用回收的單體重新合成PET，從而展示了PET閉環(huán)回收的過程。

這項(xiàng)研究展示了一條在工業(yè)規(guī)模上進(jìn)行酶塑料回收的可行路徑。

來源：中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部網(wǎng)站