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真菌分解廢塑膠 研究:轉化成製藥原料

小巢狀麴菌將降解過的聚乙烯,分解成藥物關鍵原料。圖為長在培養皿的小巢狀麴菌。(en.wikipedia提供)
小巢狀麴菌將降解過的聚乙烯,分解成藥物關鍵原料。圖為長在培養皿的小巢狀麴菌。(en.wikipedia提供)

編譯/吳瑞昌
由於廢棄塑膠缺乏更高效的回收方法,不少生物和環境吸收塑膠微粒後再被人利用,反而危害人體健康。美國研究發現,利用小巢狀麴菌,可快速分解海洋中的廢棄塑膠,最後轉化成製藥的基礎原料。

美國堪薩斯大學研究團隊將聚乙烯(PE)塑膠進行有氧催化,降解成「長碳鏈」酸性物質,再餵給基因改造的小巢狀麴菌(Aspergillus nidulans)「食用」,並消化成有藥用價值的原料。這項成果已發表在德國化學會《應用化學》(Angewandte Chemie)期刊上。

論文中提到,科學家選用真菌的原因在於它強大的生長能力,且容易培養和進行基因篩選和改造,同時可進行工程化等潛力,因此成為實驗對象。

堪薩斯大學研究團隊首先將聚乙烯廢料,放入鈷鹽、錳鹽及聚鄰苯二甲醯胺,讓其催化成「羧酸」。羧酸是多種酸的總名稱,不同的酸,碳分子含量不相同,主要是塑膠來源不同造成的。

研究團隊也發現部分的輕二羧酸(低碳)具有抗真菌的特性,因此需要篩選出去,避免干擾真菌活動,而這些輕二羧酸可以用在一些降解塑膠上。

實驗過程中,他們會去找出哪些細菌或者菌類的基因可以產生有用的化合物,並將其植入小巢狀麴菌中。

這些改造過的小巢狀麴菌會將這些長碳鏈的二羧酸,代謝成一系列具有藥理活性的化合物,其中包括有商業價值的麴黴苯甲醛(Aspergillus benzaldehyde)、黃綠青黴素(citreoviridin)和mutilin等。

美國約翰遜大學分子生物學特聘教授、該篇論文的共同作者伯爾·奧克利(Berl Oakley)對堪薩斯大學新聞室表示,這一研究「使用氧氣和一些非貴金屬的催化劑去降解聚乙烯,將其分解成二羧酸」,具有商業價值。

奧克利教授表示,這與先前的緩慢的分解方式不同,這些真菌會像吃快餐一樣,快速消化這些塑膠品。「早期需要好幾個月分解塑膠,但現在只要一週內就能獲得消化完的東西。」

奧克利還表示,這次實驗證明,真菌分解二羧酸時會產生很多化合物,一般生物體的生長不需要這些化合物,但這些化合物對真菌有用,可以抑制其他生物的生長,保護真菌免受其他生物侵害或與之競爭,青黴素就是典型的例子。

他補充道,「過往許多公司都想要開發真菌,但他們都只在培養皿中實驗,並檢查這些真菌是否會產生新化合物,但真菌95%的基因都處於沉睡狀態,非必要時是不會啟動這些基因,因此有許多東西等待我們去發現。」◇