改良食膠酵素 分解快20％
學者無心插柳發現 增循環再造效益
如何處理全球排山倒海的塑膠垃圾成為近年環保界一大議題，美國和英國科學家無心插柳下，將一種天然「食膠」酵素改造，加快分解塑膠過程。雖然速度只是快兩成，但發現證實酵素有改善空間，可望進一步提升速度，令膠樽能夠真正循環再造。參與研究的科學家期望最終能為解決日益嚴重的塑膠污染問題帶來革命。
每年全球有800多萬噸塑膠傾倒入大海，另有不計其數運往堆填區。這種由石油製成的產品會殘留毒性，並要數百年才能天然分解，危害人類健康和環境。就算膠樽被回收，也只能轉化成其他較低質的塑膠，例如膠地氈或衣物所用的塑膠，而不能重新變成膠樽，到最後也只會送到堆填區。英國樸茨茅夫大學(University of Portsmouth)與美國能源部國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory)的科學家，最近在研究兩年前發現的一種天然「食膠」細菌時出現突破。
「回收革命重要一步」
這種細菌名為Ideonella sakaiensis，專吃現時廣泛用作膠樽的聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate, PET)，2016年在日本堺市一座膠樽回收場發現。研究人員認為，這種細菌是因應塑膠出現這幾十年，而演化出「食膠」異能，研究人員盼藉着分析其結構，了解細菌用作分解PET的酵素PETase是如何運作。研究員發現，PETase酵素看起來很像另一種酵素，也就是在真菌與細菌中發現的角質分解酵素(cutinase)，但兩者有某處不同，研究人員假設這就是PETase可以分解塑膠的原因。
研究員為了證實該假設，透過重組改變PETase活性部位的蛋白，讓它變得較像角質分解酵素，無意間發現這種變異酵素只要幾天時間就開始分解PET，比天然版PETase更有效。
主導研究的樸茨茅夫大學生物及生物醫學科學研究所總監麥吉漢(John McGeehan)說：「運氣在基礎科學研究上往往扮演很重要的角色，我們今次的發現也不例外。」
分解力高 遠勝現有方法
更令科學家鼓舞的是，分解後的塑膠會還原至最原始狀態，可以用來重新製成新膠樽。現時循環再造塑膠時往往只用物理方法把回收的塑膠轉化為微膠，然後再改造成較低級別的塑膠產品，新發現的酵素則有望提升回收效益和效率，長遠亦可大大減少生產新膠樽數目。麥吉漢說：「我們希望利用這種酵素將塑膠變回原材料，讓它再製成膠樽。」除了PET，變種酵素也被證實能分解以植物為材料但現時無法分解的PET替代品PEF。
研究人員稱，雖然變種酵素只較現有酵素表現快20%，不算很大改善，但重點是證實了酵素有改善空間，「為解決排山倒海被遺棄塑膠問題達至回收革命邁進一步」。他們希望進一步改善這種酵素，期望最終能加快分解時間，令這種分解過程能夠達到工業用層級。
麥吉漢說，現時廣泛使用的工業用酵素，例如洗衣粉和生物燃料所用的酵素，在幾年內效能已經提升了超過1000倍，相信這種食膠酵素也有如此潛力。
其中一個研究方向，是將變種酵素與一種能夠抵禦高溫的細菌結合，讓PET在70℃以上溶化時分解，這可令分解過程加快10至100倍。
研究報告發表於權威學術雜誌《美國國家科學院院刊》。(綜合報道)
