[发明专利]大肠杆菌在塑料降解中的应用

说明书

本发明涉及微生物应用的技术领域，公开了大肠杆菌在塑料降解中的应用。菌株在PP和PVC微塑料溶液中比正常的细菌生长较快，且能在PP和PVC塑料薄膜上定殖并侵蚀，以PP和PVC薄膜为营养来源生存。本发明提出的BL21(DE3)大肠杆菌可以有效实现PP和PVC塑料的降解，为PP和PVC塑料生物降解提供了一种菌种资源，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于微生物应用技术领域，具体涉及BL21(DE3)大肠杆菌在塑料降解方面的新应用。

背景技术

聚丙烯(PP)是仅次于聚乙烯的第二大废塑料材料。由于其结构稳定性，在自然环境中不会迅速分解，很少有关于PP的生物降解或其用于支持微生物生长的报道。聚氨酯薄膜可被固氮假单胞菌MTCC 7616、stutzeri假单胞菌、枯草芽孢杆菌和弯曲芽孢杆菌菌株降解，弯曲芽孢杆菌菌株的降解率最高，在12个月后失重约2.5％(Arkatkar et al.,2010)，红球菌属菌株36和芽孢杆菌菌株27，在聚丙烯膜里培养40天后，其失重率分别为6.4％和4％(Auta et al.,2017)。将促氧化剂或淀粉预处理并混合到聚丙烯中，然后暴露于微生物无神经芽孢杆菌属和短孢杆菌属，已被证明是一种有效的生物降解策略(Skariyachan etal.,2018)。Jeon等人(Jeon et al.,2021)证明了一种新的聚丙烯降解菌赖氨酸芽孢杆菌菌株JJY0216，聚丙烯在暴露26天后的失重率为4％。

就塑料工业的需求而言，聚氯乙烯(PVC)排在聚乙烯和聚丙烯之后，位居第三，被广泛用于包装。对于生物降解而言，以前的研究已经检测到假单胞菌、短杆菌和微球菌具有塑料降解功能(Martins-Franchetti et al.,2010)。一些潜在的PVC生物降解细菌是耳炎假单胞菌、蜡样芽孢杆菌和脚棘细菌(Anwar et al.,2016)。Giacomucci等人(Giacomucciet al.,2019)发现，PVC与弯曲芽孢杆菌培养90天后，PVC的平均分子量从100％下降93.48％。

综上，可能一部分杆菌属对PP和PVC塑料具有降解性能，生物学中常用的工程菌是由正常的微生物改造而成，源于自然界，主要用于辅助科学实验，忽略了本身具有的特性。据此，我们提出生物学中常用的杆菌属也可能影响聚丙烯PP和聚氯乙烯PVC这种难降解的塑料。验证发现BL21(DE3)大肠杆菌可以有效实现PP和PVC塑料的降解，为PP和PVC塑料生物降解提供了一条微生物降解塑料的新思路，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是首次将BL21(DE3)大肠杆菌运用在塑料的降解应用上。

进一步地，所述的塑料包括：PP和/或PVC。

进一步地，所述的大肠杆菌包括BL21(DE3)。

进一步地，所述的大肠杆菌含有抗抗生素质粒。

更进一步地，所述的大肠杆菌含有-Blunt E1质粒。

具体的应用是将PP和/或PVC加入菌液中进行降解。

本发明抛开传统从塑料堆中寻找有降解塑料的菌种思维，以促进即为有益，有益即为营养的思维来确定已有的杆菌属是否具备降解塑料的能力。

本发明还提供了从已知的微生物中寻找具备塑料潜在降解菌的具体方法流程以及大肠杆菌在塑料降解方面的新应用。

本发明利用微塑料胁迫微生物，通过测定OD₆₀₀来反应微生物的生长情况，通过点板计数法和扫描电镜来确定微生物的生长状况，红外光谱来确定微生物(胞外聚合物)受到塑料颗粒胁迫后的响应，将微生物放到含塑料薄膜的培养液中培养一周，通过扫描电镜确定微生物对塑料的降解情况。

总之，本发明通过检测塑料颗粒对BL21(DE3)大肠杆菌的影响，判断是否对其有积极作用，对具有积极作用的微生物进行检测生长状况，再用塑料薄膜来确定降解作用。