[发明专利]染料脱色过氧化物酶在聚苯乙烯降解中的应用

说明书

本发明公开了染料脱色过氧化物酶在聚苯乙烯降解中的应用，属于酶工程技术领域。本发明提供了来源于弯曲热单孢菌(Thermomonospora curvata)和念珠藻科(Nostocaceae)的染料脱色过氧化物酶TcDyP和AnaPX在降解聚苯乙烯(PS)中的应用。本发明将染料脱色过氧化物酶TcDyP和AnaPX在大肠杆菌中表达，收集发酵液中的酶加入至含含PS薄膜的甘氨酸‑HCl缓冲液中，用H₂O₂进行催化，分别在30℃和25℃、200rpm恒温水浴摇床中反应48h后，可使聚苯乙烯塑料部分被降解，对于实现塑料的生物降解具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及染料脱色过氧化物酶在聚苯乙烯降解中的应用，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，聚苯乙烯(PS)一种性能轻、耐热、生产成本低的塑料。到目前为止，聚苯乙烯泡沫塑料在商店、摊位甚至超市都是免费出售的。被广泛用于餐饮业，电子业，医药领域等，约占塑料使用总量的6.6％。因为其难以降解，这使得PS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，降解聚苯乙烯(PS)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PS降解菌主要有头孢菌，不动杆菌，黄粉虫肠道菌群等，但是PS降解酶还没有报道过。故急需寻找能够降解PS塑料的PS降解酶。

发明内容

本发明第一个目的是提供染料脱色过氧化物酶在降解聚苯乙烯(PS)或含聚苯乙烯(PS)的产品中的新用途，所述染料脱色过氧化物酶为(a)或(b)或(c)：

(a)氨基酸序列的NCBI登录号如ACY98529.1或WP_010995754.1染料脱色过氧化物酶；

(b)氨基酸序列如SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示染料脱色过氧化物酶；

(c)在(a)或(b)限定的氨基酸序列中经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有染料脱色过氧化物酶活性的由(a)或(b)衍生的蛋白质。

在一种实施方式中，所述染料脱色过氧化物酶以游离、全细胞、或物理/化学固定化酶的形式用于聚苯乙烯的降解。

在一种实施方式中，所述降解是将氨基酸序列如SEQ ID NO.1或2所示的染料脱色过氧化物酶在含有聚苯乙烯(PS)的反应体系中进行降解反应。

在一种实施方式中，所述反应体系中染料脱色过氧化物酶的添加量≥1×10³U/L。

在一种实施方式中，SEQ ID NO.1所示的染料脱色过氧化物酶的添加量≥2.6×10³U/L。

在一种实施方式中，SEQ ID NO.2所示的染料脱色过氧化物酶的添加量≥3.0×10⁴U/L。

在一种实施方式中，降解反应的温度为20～35℃，或20～25℃，或25～30℃，或25～35℃，或30～35℃。

在一种实施方式中，所述反应体系的pH为3～4。

在一种实施方式中，所述反应体系还含有50mM甘氨酸-HCl缓冲液。

在一种实施方式中，所述降解温度为30℃和25℃，降解时间为48h。