韓國利用細菌生產可分解塑料 有望降低污染

全球塑膠污染問題日益嚴重，其中又以石油提煉出的芳香族塑膠為主，因難分解而成為一大隱憂。而韓國的科學家對細菌進行改造，讓它們成功產生出可分解的芳香族聚酯，並用於塑膠製造業上，有望代替部份石油塑料。

塑膠優異的加工性能、耐用性和相對較低的成本，使它成為人們日常生活和工業不可或缺的一部份，而其原料大多都是從石油中提煉（分餾）出來的乙烯、丙烯等烷類物質，再通過加熱和其它化學加工方式，製成環狀「芳香族」塑膠產物。

不過，塑膠的製造過程會對環境造成破壞和污染，且塑膠還難以被微生物分解。因此，科學家希望通過微生物生產「芳香族聚羥基脂肪酸酯（PHA）」、多肽（例如蜘蛛絲）、纖維素等聚合物，使其成為石油塑膠的替代品，但其仍然無法滿足當代塑膠市場的需求。

PHA是一種在各種微生物中合成且可生物降解的聚合物。日前，韓國科學技術院（KAIST）的研究人員利用合成生物學的代謝工程技術，將大腸桿菌變身為生產芳香族聚酯的微生物，並利用其製作成可分解塑膠，用來代替石油塑膠類產品。

這是微生物第一次可以生產完全具有芳香族側鏈的單體聚合物。該項研究結果於8月21日發表到Cell Press期刊《生物技術趨勢》上，且研究過程得到韓國的國家研究基金會、韓國科學部和資訊通信技術部的支持。

研究人員設計出一款PHA合成酶，植入到大腸桿菌菌株中，讓細菌吃下葡萄糖、莽草酸時可以合成出芳香族聚酯。隨後研究團隊篩選那些經過改造的大腸桿菌，進行多次篩選觀察它們生產的情況，最後選出最優的菌種。

他們利用這種改造後的大腸桿菌，在實驗中創下迄今為止芳香族聚酯的生產最高產量紀錄。

研究團隊還驗證了該技術在工業化上的潛力，以及其生產出的聚合物的純度。

實驗人員表示，目前生產出來的產品，未來可以用於汽車零部件、PBT（熱塑性的工程聚合物）等相關的消費商品上。雖然這項結果表明該技術已經具有規模化生產的可能性，但若要做到商業化，其產量可能還要提高到更理想的程度。

他們還表示，未來計劃開發其它類型的芳香族單體和聚合物，讓這些東西同時具有不同的化學和物理特性，並應用到工業上和擴大其生產規模，為未來的塑膠再生或永續生產做出重大貢獻。

資深作者、韓國科學技術院化學和生物分子工程師李尚業（Sang Yup Lee）表示，「我認為生物製造出的塑膠，未來是成功緩解全球塑膠危機的關鍵。因此，我們需要進行國際合作促進生物基因製造，以確保未來能創造更好的環境。」

李尚業工程師說，「這種酶可以比自然界中任何可用的酶更有效地合成聚合物。另外，它的強度不如聚對苯二甲酸乙二酯（PET），其主要原因是分子量較低，但這使它可能特別適合用於藥物輸送上。」

他還表示，「如果我們付出更多努力來提高產量，那麼這種方法可能能夠更大規模地商業化。目前我們正在努力提高生產過程和回收過程的效率，以便能夠經濟地純化我們生產的聚合物。」@

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