研究背景：

近几十年来，塑料制品的大量使用对环境产生了严重的威胁，随着人们环保意识的增强，生物降解塑料如聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚乳酸（PLA）等作为普通塑料的替代品得到越来越多的关注。这些塑料在使用后可以通过一定的手段进行回收，目前报道的回收方法主要有物理回收和化学回收，其中化学回收得到的产物使用价值更高，它是使用化学试剂或脂肪酶将塑料解聚成小分子的单体或者低聚物，继而重新利用。在文献中，大多数聚酯的酶解是通过脂肪酶在水、有机溶剂或超临界二氧化碳中进行的。对于有机溶剂而言，其使用可能会产生一定的环境问题，因此水解是更优的选择，而PBS具有相对较低的熔点（115℃），因此适用于水解回收。但是由于大多数酶的热稳定性较差，因此在高温下使用酶水解的研究还相对较少。

研究内容：

里昂大学的Fouzia Jbilou团队使用南极念珠菌体内的脂肪酶B对PBS进行水解，解聚反应在单螺杆和双螺杆挤出机中进行，温度设置为120℃，研究了剪切应力和停留时间对该脂肪酶水解PBS的影响，并对降解产物进行分析，考察了PBS分子量的变化以及低聚物和解聚单体的形成。

主要研究结果：

1. 单螺杆挤出机挤出水解前后PBS分子量的变化。

2. 双螺杆挤出机中，使用1 wt%和10 wt%南极念珠菌脂肪酶水解5和30 min前后，PBS的SEC谱图。结果显示，加入脂肪酶后，PBS分子量明显降低，但酶浓度增加和反应时间的延长对结果影响不大。

3. 在双螺杆挤出机中，PBS分子量随酶浓度和挤出时间变化。

4. 在双螺杆挤出机中，使用10 wt%脂肪酶水解PBS 5 min，产物的MALDI-TOF MS谱图。

5. 在双螺杆挤出机中，不同脂肪酶浓度下PBS水解（a）5 min，（b）30 min，产物的HPLC谱图。

6. 不同脂肪酶浓度下，PBS水解5 min和30 min，产物丁二酸的产率。

7. PBS酶解前后的DCS曲线。

研究结论：

南极念珠菌脂肪酶对PBS水解具有一定的活性，在120℃下使用双螺杆挤出机进行挤出反应，PBS平均分子量减少了10倍，单体丁二酸的产率达到44%。当在单螺杆挤出机中进行反应时，PBS分子量下降非常有限，这可能是由于PBS与脂肪酶混合物的均质效率较低，导致酶与底物接触有限。本研究表明，PBS可以通过脂肪酶挤出水解反应回收单体或者低聚物，为其回收利用提供了一种新方法。

参考文献：

A green method for polybutylene succinate recycling: Depolymerization catalyzed by lipase B from Candida antarctica during reactive extrusion[J]. European Polymer Journal, 2015, 68:207-215.

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014305715002645?via%3Dihub