研究背景：

聚乳酸/聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PLA/PBAT)是由PLA和PBAT共混得到的材料，它具有良好的生物降解性和机械性能，广泛应用于农业、食品、包装等领域。PLA/PABT 可被环境中的某些微生物及其分泌的酶降解。蛋白酶和脂肪酶分别对 PLA和 PBAT具有显著的降解作用。而目前关于 PLA/PBAT 降解微生物的研究很少，主要集中在 PLA 和 PBAT 等单一聚酯材料的生物降解上。一项实验室研究表明，单一降解细菌降解 PLA/PBAT 薄膜的能力有限。共培养是一个由不同微生物组成的系统，利用这些微生物的共生关系来实现难降解有机物（如合成高分子材料）的降解。

研究内容：

陕西科技大学的Jia Hao 和北京工商大学的翁云宣团队合作开发并研究了 Pseudomonas mendocina 与 Actinomucor elegans 的共培养，以改善PLA/PBAT的生物降解。共培养系统可以产生高效的 PLA/PBAT 降解酶系统来降解 PLA/PBAT 薄膜。通过失重，SEM，XRD，NMR等研究了PLA/PBAT薄膜在单一培养和共培养降解前后理化性质的变化。

主要研究结果：

1. 薄膜的降解率。（A）显示的结果代表 5 个不同的样本 (n = 5)，数据表示为平均值±标准差,（A1）共培养系统中微生物的生长状态；SEM图像（B）；PLA/PBAT 薄膜降解后的 ATR-FTIR (C)。

2. PLA/PBAT 薄膜在不同化学位移范围如 8.0–0.0 ppm (A), 5.4–4.0 ppm (B); 2.4–1.2 ppm (C)的 1H-NMR 谱中质子峰在 m、k、h 和 n 处的减弱；

3. PLA/PBAT 降解前后的XRD谱图

4.对培养液的 LC/MS 分析；P. mendocina (A), A. elegans (B);和共培养系统 (C)。

5. PLA/PBAT膜的Norrish反应 （a）PLA，（b）PBAT

6.共培养系统的降解机制

研究结论：

共培养体系中PLA/PBAT-降解酶（蛋白酶和脂肪酶）之间存在协同增强作用，可显著提高PLA/PBAT膜的降解性能。共培养的蛋白酶活性（11.50 U/mL）和脂肪酶活性（40.46 U/mL）超过单一培养（P. mendocina 7.31 U/mL，A. elegans 32.47 U/mL）。使用共培养系统的 PLA/PBAT 薄膜在 5 天内的降解率为 18.95 wt%，远高于 P. mendocina（12.94 wt%）和 A. elegans（9.27 wt%），表明 P. mendocina 和 A. elegans 具有协同降解作用。此外，P. mendocina和A. elegans可分别分泌蛋白酶和脂肪酶，分别催化PLA/PBAT薄膜中PLA和PBAT的酯键，水解成不同的单体和低聚物作为营养源。因此，PLA/PBAT 薄膜可以完全降解。在本研究中，PLA/PBAT 薄膜首次在共培养体系中得到高效降解，显著提高了 PLA/PBAT 薄膜的生物降解能力。该共培养系统可为环境中可生物降解的PLA/PBAT薄膜的生物修复提供技术支持。

参考文献：

Degradation of polylactic acid/polybutylene adipate-co-terephthalate by coculture of Pseudomonas mendocina and Actinomucor elegans

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420316654?via%3Dihub

DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.123679.