山东大学祁庆生团队，实现pbat塑料高效降解
- 来源：生物塑料研究院
- 2026/1/13 10:11:46
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塑料污染已成为全球性环境难题，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)作为主流可生物降解塑料，虽应用广泛但自然降解效率极低，100天填埋降解率仅7%，还会产生有毒中间产物。
近日，山东大学祁庆生教授研究团队在《chemical engineering journal》发表研究，通过酶工程改造获得高效降解酶变体lcc-m1，为pbat塑料降解提供了新方案。
研究发现，pbat含芳香酯键和脂肪酯键两种不同结构，天然水解酶难以同时适配。团队以高活性水解酶变体lcc-a2为基础，通过分子动力学模拟鉴定出底物结合口袋的关键柔性调控位点。其中，第241位丝氨酸残基(s241)的突变可显著提升酶对pbat的降解能力。
最优变体lcc-m1(s241p)通过脯氨酸取代，削弱了与周围氨基酸的氢键作用，使loop 2区域柔性增加78%，增强了对两种酯键的适应性。该变体降解活性较原始酶提升1.9倍，在81℃、ph 7.0的最优条件下，4小时内可完全降解商用pbat薄膜，3小时内即可降解pbat/共混塑料，且几乎无中间产物残留。
生化表征显示，lcc-m1热稳定性优异，95.17℃的熔解温度使其在81℃下孵育6小时仍保持95%以上活性。与已报道的高效降解酶相比，其降解产物总量是fast-petase的39.3倍、tfcut-dm的66.3倍，且终产物占比更高，降解更彻底。
该研究通过提升酶底物结合口袋柔性，实现了对pbat两种酯键的高效同步水解，为聚合物水解酶的工程化改造提供了新思路。lcc-m1的高效降解性能，有望推动商用pbat塑料及混合废弃物的快速回收利用，为缓解塑料污染提供了绿色环保的技术支撑。
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