米曲霉脂肪酶增强聚乳酸生物降解：推动可持续塑料生命周期解决方案

本研究针对聚乳酸（PLA）在工业堆肥中降解缓慢、单体回收困难等问题，利用米曲霉（Aspergillus oryzae）脂肪酶在温和条件下（37℃、pH 8.0）高效降解PLA薄膜和微粒，证实酶促水解可优先攻击非晶区并产生乳酸单体。该成果为PLA的循环经济（circular economy）提供新策略，推动生物塑料末端处理技术革新。

　　

塑料污染已成为全球性环境挑战，传统石油基塑料的不可降解性导致生态危机加剧。聚乳酸（PLA）作为可再生资源衍生的生物可降解聚酯，虽在包装、医疗等领域逐步替代传统塑料，但其工业堆肥降解需高温（60-65℃）且耗时长达12周，且无法回收乳酸单体（lactic acid），严重制约循环经济应用。现有化学或热降解方法能耗高、条件苛刻，而微生物降解效率低下。如何实现PLA在温和条件下的高效解聚并回收高值单体，成为突破生物塑料推广瓶颈的关键。

来自国外研究团队在《Bioresource Technology》发表的研究，首次系统评估了米曲霉（Aspergillus oryzae）脂肪酶对PLA的降解效能。通过调控pH（7.0-8.5）和酶活（2,425 U/mL），结合表面形貌分析（SEM）、高效液相色谱（HPLC）等技术，揭示了酶促解聚的分子机制与优化条件。

关键方法

1. 酶活优化实验：在37℃（低于PLA玻璃化温度T_g
   ）下测试不同pH（7.0-8.5）对PLA薄膜28天降解的影响；
2. 形态学表征：扫描电镜（SEM）观察表面粗糙度变化，接触角测量亲水性；
3. 化学分析：HPLC检测乳酸单体产量，红外光谱（FTIR）追踪酯键断裂；
4. 结晶度评估：X射线衍射（XRD）分析酶对非晶区（amorphous regions）的选择性攻击。

研究结果

Modifications of PLA films upon enzymatic treatment
SEM显示，pH 8.0时PLA薄膜表面粗糙度显著增加（7天即可见蚀刻），接触角下降证实亲水性提升。酶优先水解非晶区，结晶结构保持完整，符合“表面侵蚀”机制。

Production of lactic acid monomers
HPLC证实降解液中乳酸单体浓度随酶活增加而升高，28天时pH 8.0组产量达峰值，表明碱性环境更利于酯键（ester bonds）水解。

Crystallinity and structural integrity
XRD显示结晶度从初始45%升至60%，印证酶对非晶区的选择性降解。FTIR谱图中1,750 cm^-1
处酯键特征峰减弱，直接证明主链断裂。

Conclusions
该研究证实米曲霉脂肪酶可在37℃、pH 8.0下高效解聚PLA，无需预处理或有毒溶剂。酶促降解的“非晶区优先”特性为设计可控降解材料提供新思路，而乳酸单体的回收实现了闭环再生。这一低能耗、高特异性策略不仅加速PLA堆肥进程，更为生物塑料的化学回收（chemical recycling）奠定基础，推动碳中和目标下的可持续材料发展。

（注：全文数据与结论均基于原文实验，未添加外部信息）