评论Z. M. Tahroudi、G. Flematti、J. Joshi、G. Fritz和R. Atkin发表在《RSC Sustainability》2025年第3卷第383页上的文章《黄粉虫无法对膨胀聚苯乙烯进行化学降解》

《RSC Sustainability》:Comment on “Expanded polystyrene is not chemically degraded by mealworms” by Z. M. Tahroudi, G. Flematti, J. Joshi, G. Fritz and R. Atkin, RSC Sustainability, 2025, 3, 383

【字体: 时间:2025年11月23日 来源:RSC Sustainability 4.9

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  塑料降解研究中,黄粉虫对EPS的降解能力存在争议。本文指出Tahroudi等(2025)研究存在样本单一、质量平衡分析缺失、误读GPC/FTIR数据等问题,其结论“EPS未被化学降解”缺乏充分证据。已有大量研究证实不同来源黄粉虫可通过代谢酶和肠道微生物降解纯PS及商业EPS(质量损失>45%),且降解程度受分子量、密度、环境条件等影响。建议未来研究采用多菌株对比、同位素标记、代谢组学分析及CO?释放追踪,结合XPS、1H NMR、py-GC/MS等多维度表征技术,建立标准化的塑料降解评估体系。

  近年来,塑料污染已成为全球环境问题中的重大挑战之一。在这一背景下,昆虫作为生物降解剂的潜力逐渐受到关注,尤其是黄粉虫(*Tenebrio molitor*)的幼虫。这些昆虫因其在自然环境中广泛分布以及其强大的消化能力而被认为是处理塑料废弃物的一种可行方式。然而,针对黄粉虫是否能够化学降解聚苯乙烯泡沫(EPS)的争论,近期在《RSC Sustainability》期刊上发表的一篇文章中提出了新的观点,认为黄粉虫无法对EPS进行化学降解,其分子量的降低主要是由于添加剂的降解所致。对此,本文对Tahroudi等人(2025)的研究进行了详细分析和评论,指出其结论存在方法学上的局限性,并提出了更全面的研究建议。

黄粉虫在降解塑料方面的研究已有十余年历史,最早由Yang等人(2015)在实验室条件下确认其能够降解聚苯乙烯(PS)泡沫。此后,多个研究团队在不同地区(如中国、美国、英国、印度、日本等)利用黄粉虫进行PS及多种其他塑料的降解实验,取得了显著成果。这些研究表明,黄粉虫不仅能够降解高纯度PS,还能够处理聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等塑料材料。这些研究通常通过监测聚合物的分子量变化、残余塑料的提取和分析,以及观察昆虫的生长和存活情况来评估降解效果。因此,Tahroudi等人(2025)的研究虽然提供了新的视角,但其结论未能充分反映现有科学共识。

Tahroudi等人(2025)的研究主要基于黄粉虫对商业EPS和纯EPS的降解效果,指出纯EPS在通过消化道后并未发生显著的分子量变化,从而认为黄粉虫不具备化学降解EPS的能力。然而,这一结论在科学上存在明显的不足。首先,研究仅使用了一种来自澳大利亚的黄粉虫菌株,忽略了不同来源的黄粉虫可能具有不同的降解能力。其次,研究未对降解过程进行全面的物质平衡分析,仅关注了PS的消耗量,而未能追踪所有降解产物的去向。这种做法使得研究结果难以准确反映EPS的化学降解情况。此外,Tahroudi等人在解释GPC和FTIR数据时存在一定的误解,未能充分考虑这些数据可能反映的氧化降解过程,而非完全无变化。

从物质平衡的角度来看,评估生物降解不仅需要测量摄入的塑料质量,还应追踪降解产物的代谢途径。例如,通过监测二氧化碳释放量、代谢中间体的形成以及残余塑料的化学结构变化,可以更全面地理解降解过程。Yang等人(2015)的研究中,通过比较摄入PS前后的碳平衡,发现PS的碳在消化过程中有显著的转化,这表明PS确实发生了降解。同样,Wang等人(2024)在使用抗生素抑制法进行实验时,即使在抑制微生物活性的情况下,仍观察到PS的显著质量减少,进一步支持了黄粉虫对PS的降解能力。

在分析GPC数据时,Tahroudi等人(2025)仅指出纯EPS的分子量变化不显著,但未能充分考虑实验误差和不同方法的准确性。GPC是一种相对精确的分析工具,其结果可能受到校准标准、检测器精度和仪器条件的影响。因此,即使在纯EPS的分子量变化不显著的情况下,也不能排除其发生了轻微的化学降解。此外,FTIR分析的结果也表明,纯EPS在通过消化道后,其化学结构发生了变化,尤其是在羰基(C=O)峰的出现上,这提供了定性的证据,表明EPS可能经历了氧化降解。

研究中还提到,黄粉虫对塑料的降解能力受到多种因素的影响,包括其来源、幼虫年龄、塑料的物理和化学性质,以及环境条件如温度和湿度。例如,Yang等人(2018)的研究显示,不同来源的黄粉虫在PS消费率和降解程度上存在显著差异。因此,仅基于单一来源的实验结果得出普遍性结论是不合理的。此外,EPS泡沫的密度和表面结构对降解过程也有重要影响。商业EPS由于密度较低,具有更高的表面积和更开放的结构,这使得其更容易被黄粉虫机械处理和降解。相比之下,纯EPS的密度较高,结构更紧密,这可能限制了微生物和酶的作用,导致其降解速度较慢。

在评估黄粉虫对塑料的降解能力时,还需要考虑其生理状态和营养需求。PS本身缺乏昆虫所需的营养成分,因此单独喂养PS会导致黄粉虫生长受限和存活率下降。这一现象已被多个研究团队记录,包括Bo?ek等人(2017)和Urbanek等人(2020)。然而,这些结果并不能直接否定黄粉虫对PS的化学降解能力,而是反映了其在缺乏营养条件下的生理反应。为了更准确地评估降解过程,应进一步监测黄粉虫在降解过程中的活性氧(ROS)和活性氮(RNS)水平,以区分降解引起的毒性反应与营养缺乏导致的生长抑制。

此外,Tahroudi等人(2025)的研究中未提及对黄粉虫肠道微生物组、转录组和代谢组的分析,这些方法可以提供更深入的分子层面信息,帮助理解降解过程中的酶和微生物贡献。已有研究表明,肠道微生物在塑料降解中扮演着重要角色,它们能够分泌特定的酶来分解聚合物。因此,未来的研究应结合这些多维度的分析方法,以更全面地评估黄粉虫对塑料的降解能力。

综上所述,Tahroudi等人(2025)的研究虽然在某些方面提供了有价值的见解,但其结论未能充分支持,尤其是在方法学和数据分析方面存在明显不足。为了更准确地评估黄粉虫对EPS的降解能力,未来的实验应考虑使用多种菌株、进行物质平衡分析、结合多种分析技术,并关注环境和生理因素对降解过程的影响。只有通过更加全面和系统的研究,才能真正揭示黄粉虫在塑料生物降解中的潜力,为塑料污染治理提供科学依据。
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