文：Сергей Хуан
一個被丟進垃圾掩埋場的科學塑膠容器，可能要花數百年才能夠自然地分解，家德膠廢然而科學家新發現一種酵素，國墳可能可以在一天內把廢棄物「吃」完。場發吃完
分解效率極高
這個具有高度效率的現種新酵聚酯水解酶（polyester hydrolase）名為PHL7，近期在一德國的天內墳場中被發現，當時它們正在「咀嚼」堆肥。把塑
PHL7並不是棄物第一個被科學家發現的「塑膠吞食者」，但卻是科學最快的。在2016年，家德膠廢一種會吞噬對苯二甲酸乙二酯（PET）的國墳酵素LLC，在日本的場發吃完一處回收廠被發現。自從那幾年以來，現種新酵它就被譽為是天內黃金標準的塑料吞噬者。不過，把塑最新發現的PHL7在吞噬方面較LLC快上兩倍──在實驗室中，研究人員發現PHL7能夠在16小時內，分解PET達到90％。
自2016年被發現後，LLC酵素已被科學家們調整創造出了比其自然型態更嘴饞的突變種。但是，這個合成版本還得從PHL7身上多多學習。
適用範圍
德國萊比錫大學（Leipzig University）的微生物學家沃夫岡．齊默爾曼教授（Wolfgang Zimmermann）說：「在萊比錫發現的PHL7酵素可以達到重要的貢獻，建立替代的節能塑膠回收程序。目前正研發中的生物催化劑已顯示，PHL7在快速分解使用過的PET食物包裝上高度有效，且適合用於對環境友善的回收過程。在這回收過程中，新的塑膠能夠從分解產物中製造出來。」
令人扼腕的是，PHL7及LCC都無法完全分解有較高結晶性（更有組織的分子結構）的PET塑膠，例如用在某些瓶子中的塑膠。但是，如果餵給PHL7由PET塑膠所製的水果籃的話，它就可以在24小時內將廢棄物給分解掉。
更好的是，這個回收過程的副產物，可以被重建回來創造新的塑膠容器。
圖片來源：Low Carbon Footprint Recycling of Post-Consumer PET Plastic with a Metagenomic Polyester Hydrolase 這項發現大大影響了回收的可能性。每年全世界生產超過8200萬噸的PET，而只有一小部分被回收來製作新塑膠。而且將塑膠產品被送至回收廠，將其熔化並製造新東西的過程既耗能又昂貴。
另一方面，生物回收可以幫忙創造便宜又有效率的塑膠循環經濟。在過去幾年，科學家們一直在競賽著，就為了上述目的而研發吞食塑膠的細菌。PHL7從目前發現的其他候選人中脫穎而出。它快速將PET分解的方式，似乎取決於其DNA上的單一結構單元。
在其胺基酸序列中的特定一處，PHL7攜帶著白胺酸（leucine），而其他酵素則是攜帶苯丙氨酸殘基（phenylalanine residue）。在過去，這個位置上的白胺酸，與聚合物結合到酵素上是有關聯的。
當德國研究人員在另一個酵素上，將苯丙氨酸取代為白胺酸時，這個有機體在分解塑膠上變得更為快速。事實上，其效率可與PHL7相匹敵。
在實驗室中，相較於LLC酵素，PHL7酵素也能夠與更多聚合物結合。
研究作者寫到：「這些結果顯示，苯丙氨酸取代白胺酸的這件事，可能是讓PHL7中每個殘基結合能變化的一部分原因。」
PHL7不僅分解快速，而且在其大快朵頤前也不需要進行任何前置處理。毋須研磨或熔化，它就會吃掉塑膠了，將副產物再一次結合回來的過程也不需仰賴石化產品。
值得努力
研究作者們做結：「因此，藉由採用例如PHL7等強大的酵素，我們有可能在低碳足跡且不使用石化產品的閉環製程中，直接回收消費者使用過的熱塑性PET包裝，實現重要的PET塑膠廢物流的永續回收過程。」
在全世界塑膠嚴重污染的狀態下，這聽起來是個美夢。萊比錫大學的研究團隊正積極致力於研發原型。
參考資料
- Low Carbon Footprint Recycling of Post-Consumer PET Plastic with a Metagenomic Polyester Hydrolase（ChemSusChem）
- Cassella, C., (2022, May 19). A New Enzyme Found in Compost Just Set a Speed Record for Breaking Down Plastic. ScienceAlert
- Sonnendecker, C. et al., (2021, June 15). Low Carbon Footprint Recycling of Post-Consumer PET Plastic with a Metagenomic Polyester Hydrolase. ChemSusChem. doi.org/10.1002/cssc.202101062
本文經明日科學授權刊登，原文刊載於此
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責任編輯：朱家儀
核稿編輯：翁世航