[发明专利]一种高效全降解聚己内酯的方法

说明书

本发明公开了一种高效全降解聚己内酯的方法，在聚己内酯降解中使用双功能融合酶进行降解，所述的双功能融合酶为含脂肪酶和角质酶活性的双功能融合酶Lip‑Cut，其氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明的方法，所使用的双功能酶是基于角质酶和脂肪酶在水解机制上互补性而工程化构建获得，可以温和条件下协同作用发挥二种酶的催化性能，快速降解彻底PCL为6‑羟基己酸单体，便于回收再利用，在PCL降解和资源再生中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于融合酶应用技术领域，具体涉及一种利用双功能融合酶Lip-Cut高效彻底降解聚己内酯(PCL)的方法。

背景技术

人工合成聚酯是一类使用领域非常广泛，消耗量非常巨大的高分子材料，在人工聚酯类产业迅速发展和广泛使用的同时，每年会出现大量聚酯类的废弃物。虽然这些废弃物毒性不大，不会直接危害环境及人类，但由于其数目庞大且自然条件下很难降解，因而此废弃物便成为全球性的环境污染有机物。聚己内酯(PCL)广泛应用作医用造型材料、工业、美术造型材料、玩具、有机着色剂、热复写墨水附着剂、热熔胶合剂等。虽然聚己内酯(PCL)被认为是一类可生物降解的高分子，但是自然界聚己内酯的降解仍然缓慢，造成环境污染。

角质酶是一种能够催化植物角质酯类聚合物和甘油三酯中酯键裂解的水解酶，部分角质酶展示出可有效降解聚酯PCL的特性。脂肪酶是催化天然底物油脂水解，生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯的类水解酶，一些脂肪酶也被确认为可以降解聚酯PCL。酶催化降解为PCL等聚酯类塑料污染问题提供了独特的解决方案，同时通过酶法降解成相应单体后，还可以回收利用，为PCL等聚酯类资源的再生利用提供可能，但目前基本处于探索的研究阶段，大多数酶的降解率不是很高，降解不彻底，降解产物组成复杂，不利于回收再生，仍需通过现代生物技术开发高效的酶法新降解方法。

发明内容

发明目的：针对自然界聚己内酯废弃物的降解缓慢、产生污染的问题，本发明的目的是提供一种高效全降解聚己内酯的方法，即利用基因工程技术提供一种工程化构建的高效双功能降解酶进行PCL降解的技术，该双功能酶法降解技术降解效率高，降解彻底，降解产物可再生利用，可望用于工业化PCL的降解和自然再生。本发明的另一目的是提供一种上述方法所使用的双功能融合酶Lip-Cut。本发明还有一目的是提供一种上述双功能融合酶Lip-Cut的制备方法。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种高效全降解聚己内酯的方法，在聚己内酯降解中使用双功能融合酶进行降解，所述的双功能融合酶为含脂肪酶和角质酶活性的双功能融合酶Lip-Cut，其氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

所述的高效全降解聚己内酯的方法：在磷酸盐缓冲液中，加入聚己内酯和双功能融合酶Lip-Cut，在最适温度下水解8h以上，即可实现聚己内酯的全降解。

所述的磷酸盐缓冲液为pH＝8.0，0.05M的磷酸盐缓冲液。

所述的聚己内酯和双功能融合酶Lip-Cut的用量为400-500：1(重量比)。

所述的最适温度为40℃。

所述的双功能融合酶Lip-Cut的编码基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

一种制备所述的双功能融合酶Lip-Cut的方法：将脂肪酶的基因片段和角质酶的基因片段通过来自草菇EG1的天然linker连接，获得融合基因，构建脂肪酶和角质酶的融合基因的表达载体，并在Pichia pastoris中表达，获得双功能融合酶。

所述的制备双功能融合酶Lip-Cut的方法，包括以下步骤：