[发明专利]乙酰木聚糖酯酶在聚对苯二甲酸乙二醇酯降解中的应用

说明书

本发明涉及乙酰木聚糖酯酶在聚对苯二甲酸乙二醇酯降解中的应用，属于酶工程技术领域。将乙酰木聚糖酯酶加入至高结晶度聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜的Tris‑HCl缓冲液中，65℃、150rpm恒温水浴摇床中反应6h后，可使高结晶度聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料部分被降解为羟乙基对苯二甲酸酯(MHET)和可直接回收利用的对苯二甲酸(TPA)，处理后的薄膜表面出现明显的腐蚀现象。因此，本发明的乙酰木聚糖酯酶在降解高结晶度聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料中具备极高的应用前景。

技术领域

本发明涉及乙酰木聚糖酯酶在聚对苯二甲酸乙二醇酯降解中的应用，属于酶工程技术领域。

背景技术

塑料已广泛应用于家具、汽车零部件、包装、人体植入物、航空和航天领域，已成为日常生活中最常用的商品之一。全球每年的塑料消耗量超3.2亿吨，并且消耗量每年以4～6％的速度增长。其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是塑料垃圾的主要来源，加之难以降解。这使得PET塑料垃圾在环境中持续积累，对生态构成了严重的威胁。

目前，降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)依旧停留在使用酸、碱、醇、热等化学物理降解法的阶段。其中，化学降解法会需要大量化学品、高温和高压的设备，且会产生大量有毒有害的物质会对生态环境产生较为严重的影响。因此，生物降解被认为是控制塑料污染最有效的方法。

由于目前使用的化学法降解存在成本高、三废污染严重等问题，很多制造领域已愈来愈趋向使用具有绿色无污染以及成本低的生物法，而该方法逐渐成为塑料降解领域的研究热点。目前已报道的PET降解酶主要有角质酶，酯酶，脂肪酶三大类酶，但是上述PET降解酶能够降解经降结晶处理的低结晶度(无定型)PET薄膜(FEBS Open Bio 2016,6(9):919-927；Biochemistry 2018,57(7):1190-1200)，对高结晶度PET薄膜几乎无显著作用。然而，市面上的PET塑料制品均为高结晶度的，故急需一种能够高效降解高结晶度PET塑料的PET降解酶。

发明内容

本发明第一个目的是提供一种乙酰木聚糖酯酶的新用途，所述新用途是氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示的乙酰木聚糖酯酶在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)降解中的应用。

在本发明的一种实施方式中，编码所述乙酰木聚糖酯酶的基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

在本发明的一种实施方式中，所述应用包括降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜或含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的产品。

本发明还提供了一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法，所述方法为将氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示的乙酰木聚糖酯酶添加至含有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的反应体系中进行降解反应。

在本发明的一种实施方式中，所述反应体系中乙酰木聚糖酯酶的添加量为480-960U/mL。

在本发明的一种实施方式中，所述反应的温度为55-65℃、pH为6.5～7.5。

在本发明的一种实施方式中，所述降解温度为65℃，降解时间为6h。

在本发明的一种实施方式中，所述降解体系为pH 7.0，10mM Tris-HCl缓冲液。

本发明还提供了编码氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示的乙酰木聚糖酯酶的基因、含有编码核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示的乙酰木聚糖酯酶的基因的重组质粒、携带编码核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示的乙酰木聚糖酯酶的基因的宿主细胞以及上述的降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法在降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的应用。

在本发明的一种实施方式中，所述重组质粒的载体为pET载体。