角质酶的异源表达和超声辅助下降解PET塑料

• 作者: 娄文勇 吴有权 郭泽望 宗敏华
• 来源期刊: 华南理工大学学报（自然科学版）
• 学科: 生物学
• 关键词: 聚对苯二甲酸乙二醇酯 超声 生物降解 角质酶 二级结构
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 生物工程|Biological Engineering
• 页码范围: 132-142
• 页数: 11页
• 分类号: Q814
• 语种: 中文
• DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.210145

摘要

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种典型的线性热塑性树脂材料,被广泛用于制造纤维、薄膜和饮料瓶.但是,PET为人类带来生活便利的同时也为全球环境造成不利影响,因为其难被降解,造成了大量的白色污染.本研究利用Escherichia.coli BL21(DE3)成功表达重组角质酶LCC,最优表达条件为:诱导剂异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)浓度0.2 mmol/L,诱导温度16℃,诱导时间20 h.经Ni离子亲和层析纯化后,LCC酶活为320 U/mg.采用超声辅助LCC降解PET,对其超声条件进行优化,温度为65℃,pH=8.0,超声功率为25 W,超声时间为5 h时,LCC动力学参数Km最小,最大反应速度Vmax最高,降解效率是未经处理的1.21倍,产物对苯二甲酸(TPA)质量浓度从0.72 g/L增加到0.87 g/L.通过扫描电镜发现,超声可以加速LCC对PET的降解.采用圆二色光谱和傅里叶变换红外光谱检测LCC二级结构,发现超声可能使LCC的α-螺旋和β-折叠向无规则卷曲转变,由此提高降解速率.这为超声加速降解反应提供了一定的理论依据,也为白色污染的生物降解开创了新思路.