《Biotechnology for the Environment》：Upcycling depolymerized PET waste into polyhydroxyalkanoates and triacylglycerols by a newly isolated Rhodococcus sp. strain
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为解决 PET 塑料污染问题，研究人员开展 Rhodococcus sp. Ave7 转化 PET 废料的研究，发现其可转化为 PHA 和 TAGs，助力环保。
聚对苯二甲酸乙二酯（PET）废料处理新策略：微生物转化为高价值生物产品
在现代生活中，塑料无处不在，其中 PET 作为一种广泛使用的热塑性塑料，因其优良特性被大量应用于包装、纺织等多个行业。然而，随着 PET 产量的不断增加，其废弃物带来的环境问题愈发严重。PET 废弃物难以降解，大量堆积在环境中，污染土壤、水源和海洋，传统的填埋和焚烧处理方式不仅效率低下，还会引发二次污染。在这样的背景下，如何有效处理 PET 废料成为全球关注的焦点。
为了解决这一难题，来自多个研究机构的科研人员开展了深入研究，相关成果发表在《Biotechnology for the Environment》上。
研究人员从塑料污染场地分离出红球菌（Rhodococcus sp.）Ave7 菌株，以化学解聚后的 PET 废料中获得的对苯二甲酸（TPA）作为唯一碳源，研究其在生物反应器中的生长情况以及合成聚羟基脂肪酸酯（PHA）和三酰甘油（TAGs）的能力。研究中采用了多种技术方法，包括化学解聚、微生物培养、分析检测等。化学解聚通过反应挤出（REX）技术将 PET 废料转化为含 TPA 的溶液（REX - TPA）；微生物培养在不同模式下进行，如分批培养、脉冲补料分批培养和连续补料分批培养；利用高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）等分析方法对细胞干重、TPA 浓度、PHA 和 TAGs 含量等进行检测 。
研究结果表明，在分批培养模式下，Rhodococcus sp. Ave7 在以 12g/L TPA 为唯一碳源的培养基中培养，经过 10 小时的延迟期后进入指数增长期，最大比生长速率为 0.18±0.05 h-1，最终细胞干重达到 2.67±0.06g/L。培养过程中，PHA 和 TAGs 分别在 13 小时和 21 小时开始积累，最终 PHA 含量为 4.22±0.03 wt.%，TAGs 含量为 13.45±0.69 wt.%。
在脉冲补料分批培养中，该菌株在培养 9 小时后进入指数增长期，最大比生长速率为 0.18±0.02 h-1 。当氨耗尽后，添加 REX - TPA 脉冲，细胞干重达到 3.17±0.03g/L。此时，PHA 和 TAGs 含量分别为 2.77±0.01 wt.% 和 11.03±0.36 wt.%。添加脉冲后，TAGs 含量继续增加，最终达到 16.26±0.12 wt.%，而 PHA 浓度未进一步增加，最终含量为 3.05±0.05 wt.%。
连续补料分批培养时，培养 13 小时后开始连续添加 REX - TPA。培养结束时，细胞干重达到 3.85±0.09g/L，显著高于前两种培养模式。TAGs 在 13 小时左右开始产生，最终含量为 15.40±0.29 wt.%，浓度为 0.59±0.04g/L。PHA 合成持续到培养结束，最终含量为 15.01±0.68 wt.%，浓度为 0.58g/L，其产量显著高于分批培养和脉冲补料分批培养。
对合成的 PHA 和 TAGs 进行表征发现，TAGs 主要由顺 -9 - 十八碳烯酸（C18:1）和十六烷酸（C16:0）组成，具有潜在的应用价值，如作为生物柴油的氧化稳定剂等。PHA 为 3 - 羟基丁酸（3HB）和 3 - 羟基戊酸（3HV）的共聚物（PHBV），其中 3HV 含量较高，影响了其热性能和结晶度，使其在某些应用中具有独特优势。
研究结论和讨论部分指出，Rhodococcus sp. Ave7 对 TPA 具有较高的降解能力，能够将化学解聚的 PET 废料有效地转化为生物质、PHA 和 TAGs，这为 PET 废料的生物修复提供了一种有前景的解决方案。该研究不仅有助于减少塑料废弃物对环境的影响，还能实现废料的增值利用，符合循环经济的理念。然而，目前该生物过程仍面临一些挑战，如 PHA 和 TAGs 的产量和生产率较低，Rhodococcus sp. Ave7 的生长受到 TPA 溶解度的限制等。未来需要进一步优化培养条件、探索代谢工程策略，以提高生物产品的产量和生产率，推动该技术向工业化应用发展。
