研究背景：

聚（ε-己内酯）（PCL）是一种半结晶脂肪族生物降解性聚酯，通过ε-己内酯的开环聚合合成。由于PCL具有良好的柔韧性、疏水性和与其他聚合物的聚合物相容性，有望适用于包装、药物输送系统和其他应用。

PCL在海水等各种环境中被各种细菌和真菌生物降解，包括支链淀粉菌、芽孢杆菌、钩端孢杆菌、帕尼芽孢杆菌、链霉菌、镰刀菌和假酶，已从各种环境中分离出PCL降解微生物。此外，PCL被一些酶酶解，如脂肪酶，酯酶和角质酶。

PCL降解微生物也已从深海水中分离出来，但在沿海环境中尚未分离。与其他海洋环境（如近海和深海水域）相比，沿海环境中的细菌数量和生物量不尽相同。因此，在这项研究中，群马大学的春谷健一教授团队试图从沿海环境中分离出PCL降解微生物。

研究内容：

群马大学的春谷健一教授团队首先通过分离冲之岛沿海水域（日本千叶：34°59′25.6“N 139°49′34.9”E）中的PET瓶中的微生物，并对其进行系统发育分析，醌分析，脂肪酸甲酯 （FAME） 分析，磷脂分析等。同时采用API20NE和API ZYM分析菌株TKCM 64和类型菌株的生理生化特性，并评估菌株的聚酯降解能力。最后，分析培养基中盐浓度、温度、碳源对微生物PCL降解能力的影响。

主要研究结果：

图 1.（A）菌株TKCM 64在含PCL的矿物板上形成的净区。（二）菌株的场发射扫描电子显微照片。白条表示长度为 1 μm。

表 1.菌株TKCM的生化和生理特性64。

表 2.菌株TKCM 64的酶生产概况。

表 3.温度对菌株TKCM 64含PCL板生长和清晰区形成的影响。

图 2.基于64S rDNA序列比较的菌株TKCM 16和属于假单胞菌属的细菌的系统发育树。Genbank的入藏号在括号中给出。大肠杆菌K-12被聘为外组。该条形表示 0.5% 的估计序列。

图 3.通过菌株TKCM 64降解PCL薄膜。PCL薄膜（1×1cm）与（闭圈）和不（开圈）菌株TKCM 64在30°C下生长。误差线表示实验日期的范围 （n = 5）。

图 4.在孵育（a）之前和在72°C（b）孵育30小时后扫描PCL薄膜表面的电子显微照片。白条表示长度为 50 μm。

表 4.菌株TKCM 64在每种碳源上清液中的生长水平和PCL水解活性。

a 培养24小时后测量生长水平和活性。

b 该菌株以16-羟基十六烷酸（16HDDA）为碳源培养时，滞后期相对较长。因此，我们在培养48小时后测量其生长水平和活性。

c +++表示OD600>1.0, ++表示OD600>0.4, +表示OD600<0.4。

图5.电泳后的聚（ε-己内酯）水解活性酶图。泳道1：以6-羟基己酸为唯一碳源生长的菌株TKCM 64的培养上清液，泳道2：PCL上的培养上清液，泳道3：分子质量标记物。

研究结论：

研究人员从浸泡海水的PET瓶中分离出TKCM 64菌株，并通过PCL薄膜的酶谱分析和降解测试得出：TKCM 64产生了具有固态PCL水解活性的酶。此外，该酶还可以降解PCL薄膜，因为它具有PCL水解活性的最佳NaCl浓度为0.51 M NaCl浓度，与海水相似。另一方面，用菌株TKCM 64孵育前后薄膜的分子量变化不大。这些发现表明，PCL膜的降解是通过酶的表面水解而不是通过本体水解发生的。在根霉脂肪酶酶降解PCL的过程中也观察到类似的PCL降解模式，并发现表明PCL水解产物（角质低聚物的类似物）在菌株TKCM 64中充当PCL水解酶的诱导剂。以及，角质降解微生物可能与海水中的PCL降解微生物有关。

参考文献：

Microbial degradation of poly(ε-caprolactone) in a coastal environment.

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2018.01.017