[发明专利]一种超声辅助LCC降解PET的方法

说明书

本发明公开了一种超声辅助LCC降解PET的方法。该方法包括：将角质酶、PET固体加入缓冲液中，混合均匀，得到混合液，升温进行超声处理，超声处理结束后进行保温处理，得到反应液，灭酶处理，完成超声辅助LCC降解PET的过程。该方法的优点在于利用超声手段快速简单的加速降解PET，相比于未超声辅助，降解24h后，TPA浓度是未超声辅助的1.21倍。且该方法操作简单，耗材少，降解效率高，无化学污染，环境友好，具有一定的应用前景。

技术领域

本发明属于PET的降解技术领域，具体涉及一种超声辅助LCC降解PET的方法。

背景技术

塑料是一种由碳和氢聚合而成的材料，不仅与我们的日常生活息息相关，而且广泛应用于工业上。据不完全统计，2018年全球塑料产量达到3.59亿吨，平均每秒就卖出二十万个塑料瓶，然而只有9％被重新回收利用。其中，聚对苯二甲酸二乙酯(PET)是最重要的热塑性塑料之一，相比于其他传统材料(如木材、混凝土和金属)，PET拥有许多显著的优势，如不易断裂，轻便，耐腐蚀等。然而，在PET需求日益增长的同时，也造成了固体废弃物的堆积，PET占据了城市固体垃圾的很大一部分，一旦处理不当，便会带来一系列的健康和环境问题，比如地下水污染、温室气体排放、火灾和人体疾病等。目前处理废弃PET的主要方法有填埋、焚烧、再生造粒和热解，其中不论是填埋还是焚烧，都会对环境造成巨大的破坏，而再生造粒和热解等方法所需反应条件苛刻，工艺成本高昂等。因此，寻找绿色的降解方法迫在眉睫！

近年来，利用生物法降解PET塑料引起了广泛的关注，其实质是利用酶降解塑料.生物降解法具有反应条件相对温和、环境绿色友好的优点，降解后得到的产物能够被回收利用，符合可持续发展的理念，被认为是最理想的PET废弃物处理方法。2016年，Yoshida等从废弃PET回收点的土样中，分离到一株可消化分解PET的细菌-坂井艾德昂菌(Ideonellasakaiensis)。如图1，该菌首先分泌PET水解酶(PETase)将PET降解成对苯二甲酸甲基-2-羟乙酯(MHET)，再将MHET转运入体内，并在MHET水解酶(MHETase)的作用最终降解为单体对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)。此后，科学家又陆续报道了多个性能不同的PET降解酶.其中，叶分支堆肥角质酶(LCC)经过两步级联催化，可以将PET直接降解为TPA和EG单体，因此利用LCC来生物降解PET具有很大潜能。

LCC(EC 3.1.1.74)属于丝氨酸水解酶家族，具有典型地丝氨酸-组氨酸-天冬氨酸催化三联体，来源于不同细菌的角质酶水解PET的活性大相径庭，但是都很低。超声波是一种频率为20kHz～106kHz的机械波，它可以加速某些化学反应，如促进化学物质的水解效率.超声广泛应用于辅助天然产物的提取、脂质的催化酯化和酯交换、食品加工、以及生化工程/生物技术如生物废水处理和生物修复。然而，应用超声波辅助生物降解PET却未见报道。

文献(An engineered PET depolymerase to break down and recycle plasticbottles)通过对LCC的分子改造，来提升LCC的活性和热稳定性，取得了一定的成效，却没有采用物理的方法(如超声)来进一步加大LCC降解PET的效率。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种超声辅助LCC降解PET的方法。

本发明的目的是提供一种超声辅助LCC降解PET的方法，通过与未超声辅助的相比，超声辅助提高了LCC降解PET的效率，可以加速LCC降解PET。)

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的超声辅助LCC降解PET的方法，包括如下步骤：

将角质酶、PET固体加入缓冲液中，混合均匀，得到混合液，升温进行超声处理，超声处理结束后进行保温处理，得到反应液，灭酶处理，完成超声辅助LCC降解PET的过程。

进一步地，所述缓冲液的pH值为7.5-8.5。