一种多功能过氧化物酶在聚乙烯降解中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种多功能过氧化物酶在聚乙烯降解中的应用，属于酶工程技术领域。本发明专利技术提供了刺芹侧耳(Pleurotus eryngii)来源的多功能过氧化物酶在聚乙烯降解中的新用途，并通过优化酶解反应体系，以苹果酸缓冲液提供反应环境，通过H2O2启动酶解反应，在30℃，200rpm条件下反应72h后的聚乙烯薄膜部分降解为醛、酮、醇、酸类等小分子化合物，使降解后的薄膜表面存在明显刻蚀，亲水性得到明显增强。本发明专利技术提供的降解紫外处理聚乙烯薄膜的方法，反应条件温和、环境友好在塑料产品生物降解领域具备较为理想的应用前景。较为理想的应用前景。较为理想的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能过氧化物酶在聚乙烯降解中的应用


[0001]本专利技术涉及一种多功能过氧化物酶在聚乙烯降解中的应用，属于酶工程


技术介绍

[0002]塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物。大部分塑料化学性能稳定，抗腐蚀能力强，制造成本低，是重要的有机合成高分子材料，应用非常广泛。
[0003]根据合成塑料单体连接方式及碳链类型，可将塑料分为聚烯烃类和聚酯类。聚酯类塑料由多元醇和多元酸缩聚而成，主要指聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，由于存在可水解的酯键，在很多报道中已实现了高效降解。聚烯烃类塑料通常是乙烯、丙烯或高级烯烃的聚合物，具有极强的物理化学稳定性，聚烯烃类塑料的生物降解效果甚微，目前还处在微生物筛选和酶类鉴定阶段，关于微生物和酶类的降解途径及机理还未做深入研究。一些众所周知的微生物已被报道为聚烯烃降解菌，如白腐真菌、红球菌、绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、褐单孢菌、粪产碱杆菌、梭菌等。
[0004]聚乙烯(PE)是塑料垃圾的主要来源，加之难以降解。这使得PE塑料垃圾在环境中持续积累，对生态构成了严重的威胁。目前已报道的PE降解酶比酶活不高，降解效果比较微弱，且降解过程及机理不明，亟待开发新的降解效率更高的PE降解酶。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了刺芹侧耳(Pleurotus eryngii)来源的多功能过氧化物酶在降解聚乙烯或含聚乙烯的塑料中的应用。
[0006]在一种实施方式中，所述多功能过氧化物酶的氨基酸序列如O94753.1所示。<br/>[0007]在一种实施方式中，所述含聚乙烯的塑料包括但不限于聚乙烯薄膜。
[0008]在一种实施方式中，所述聚乙烯薄膜经紫外预处理。
[0009]在一种实施方式中，所述紫外预处理是将聚乙烯薄膜在60～80℃、UV辐射强度为150～250V的条件下处理至少4天，或至少8天，获得经紫外预处理的聚乙烯薄膜(UVPE)。
[0010]本专利技术还提供了一种降解含聚乙烯的塑料产品的方法，包括步骤(a)、(b)：
[0011](a)将含聚乙烯的塑料产品进行紫外辐照处理；
[0012](b)将步骤(a)处理后的含聚乙烯的塑料产品与多功能过氧化物酶在溶液环境中接触，并发生酶解反应。
[0013]在一种实施方式中，步骤(b)的反应体系为10mL反应体系中包含面积1
‑
9cm2厚度10～20μm、质量25～200mg的聚乙烯塑料薄膜。
[0014]在一种实施方式中，步骤(b)的反应体系中多功能过氧化物酶的作用剂量≥0.1U/mg塑料产品。
[0015]在一种实施方式中，所述多功能过氧化物酶的初始添加量为1U/mL，每隔24h补加
1U/mL的酶液。
[0016]在一种实施方式中，所述反应的温度≥30℃，pH为4.5～5.5。
[0017]在一种实施方式中，所述酶解反应的温度为30℃，降解时间为72h。
[0018]在一种实施方式中，所述酶解反应在苹果酸
‑
苹果酸钠缓冲液中进行。
[0019]在一种实施方式中，所述苹果酸
‑
苹果酸钠缓冲液的浓度≥25mM，或≥50mM，或浓度为50～75mM。
[0020]在一种实施方式中，所述苹果酸
‑
苹果酸钠缓冲液的pH为4.5～5.5。
[0021]在一种实施方式中，所述多功能过氧化物酶由微生物发酵制得。
[0022]在一种实施方式中，所述多功能过氧化物酶的制备方法包括：
[0023](1)将SEQ ID NO.1所示的PEvp基因与pET载体连接，并转化至大肠杆菌中，获得重组大肠杆菌；
[0024](2)将重组大肠杆菌在适宜的温度下培养，收集培养物中的多功能过氧化物酶。
[0025]在一种实施方式中，所述多功能过氧化物酶还经过变性、复性处理。
[0026]本专利技术还提供了编码氨基酸序列如O94753.1所示的多功能过氧化物酶的基因、含有多功能过氧化物酶的基因的重组质粒、携带多功能过氧化物酶的基因的宿主细胞。
[0027]在一种实施方式中，所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0028]在一种实施方式中，所述重组质粒的载体为pET系列质粒。
[0029]在一种实施方式中，所述重组质粒的载体为pET
‑
24a(+)质粒。
[0030]在一种实施方式中，所述宿主细胞为大肠杆菌。
[0031]在一种实施方式中，所述宿主细胞为大肠杆菌Escherichia coli BL21。
[0032]本专利技术还提供所述多功能过氧化物酶、携带多功能过氧化物酶的重组微生物细胞，或所述方法在塑料产品降解方面的应用。
[0033]在一种实施方式中，所述塑料产品包括但不限于刚性或柔性包装(薄膜、瓶、托盘)、农用薄膜、袋、一次性物品、纺织品、织物、无纺布、地板覆盖物、塑料废物或纤维废物等。
[0034]有益效果：
[0035](1)本专利技术提供了一种可降解紫外预处理聚乙烯薄膜(UVPE)的多功能过氧化物酶，将多功能过氧化物酶加入含有紫外处理聚乙烯薄膜(UVPE)、4mM MnSO4的75mM的苹果酸缓冲液中(pH 4.5)，添加0.2mM H2O2启动酶解反应，其在30℃，200rpm条件下反应72h，在中间反应过程中每隔24h补加1U/mL的酶量，每隔12h补加0.1mM H2O2水溶液。可使紫外处理聚乙烯薄膜(UVPE)部分降解为醛、酮、醇、酸类等小分子化合物，其薄膜表面存在明显刻蚀，亲水性得到明显增强。
[0036]相比于公开号为CN113897378A的锰过氧化物酶，按照终浓度1U/mL的加酶量所需酶蛋白为0.06mg/mL，本专利技术中的多功能过氧化物酶1U/mL加酶量所需酶蛋白为0.03mg/mL，酶的用量减少一倍即可达到相同或更优的降解效果。
[0037](2)本专利技术提供了一种降解紫外处理聚乙烯薄膜(UVPE)的方法，该方法反应条件温和、环境友好，因此本专利技术提供的多功能过氧化物酶在降解紫外处理聚乙烯薄膜(UVPE)中具备极高的应用前景。
[0038](3)本专利技术对酶解紫外处理聚乙烯薄膜(UVPE)的反应体系进行了优化，以苹果酸
缓冲液提供反应环境，通过H2O2启动酶解反应，提高了UVPE的降解效率。
附图说明
[0039]图1：多功能过氧化物酶的SDS
‑
PAGE分析；其中，M为蛋白质分子量标准；泳道1、3、5分别对应IPTG终浓度为0、0.2和0.4mM的细胞裂解上清液蛋白；2、4、6分别对应IPTG终浓度为0，0.2和0.4mM的包涵体蛋白，箭头代表目的条带。
[0040]图2：多功能过氧化物酶的酶学性质；其中(A)为最适温度，(B)为最适pH，(C)为温度稳定性。
[0041]图3：多功能过氧化物酶对紫外预处理聚乙烯薄膜(UVPE本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降解含聚乙烯的塑料产品的方法，其特征在于，包括步骤(a)、(b)：(a)将含聚乙烯的塑料产品进行紫外辐照处理；(b)将步骤(a)处理后的含聚乙烯的塑料产品与多功能过氧化物酶在溶液环境中接触，并发生酶解反应；所述多功能过氧化物酶含有SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)的反应体系中多功能过氧化物酶的作用剂量≥0.1U/mg塑料产品。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(b)所述酶解反应的温度≥30℃、反应体系pH为4.5～5.5。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述酶解反应在苹果酸
‑
苹果酸钠缓冲液中进行。5.根据权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，所述多功能过氧化物酶由微生物发酵制得。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏伟，吴敬，窦明德，姚从禹，杜妍怡，陈晟，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：