综述：真菌介导的合成塑料生物降解的机制、酶及强化塑料废物管理策略

这篇综述系统阐述了真菌通过分泌胞外酶（如漆酶Lac、过氧化物酶LiP等）降解合成塑料的分子机制，提出真菌群落（Fungal consortia）、基因改造（Genetic modification）和物理化学预处理等策略可显著提升聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚合物的降解效率，为应对全球塑料污染提供了环境可持续性解决方案。

　　

ABSTRACT

全球合成塑料产量的激增导致其持久性成为重大环境挑战。真菌生物降解因其环境友好特性，正成为解决塑料污染的有效替代方案。真菌通过分泌多种胞外酶，将高分子量塑料分解为可吸收的小分子化合物，这一过程涉及微生物附着、聚合物表面生长及碳源利用等关键步骤。

酶促降解机制

白腐真菌（White-rot fungi）分泌的漆酶（Lac）、锰过氧化物酶（MnP）和木质素过氧化物酶（LiP）是降解聚乙烯（PE）和聚酯（PET）的核心酶类。这些酶通过氧化反应断裂聚合物链中的C-C键和C-O键，其中Lac对芳香族聚合物的降解效率可达78%。曲霉属（Aspergillus）和青霉属（Penicillium）则通过角质酶（Cutinase）水解聚酯类塑料的酯键，降解产物可进一步进入三羧酸循环（TCA cycle）。

关键影响因素

• 环境参数：30-37°C和pH 4.5-6.0时酶活性最高，湿度>60%显著促进菌丝体（Mycelium）扩展；

• 聚合物特性：低密度聚乙烯（LDPE）因支链结构比线性高密度聚乙烯（HDPE）更易降解；

• 预处理技术：紫外线（UV）辐照和热氧化可使聚丙烯（PP）降解速率提升3倍。

强化策略

1. 真菌群落协同：黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）与链霉菌（Streptomyces）联合培养使聚苯乙烯（PS）矿化率提高40%；

2. 基因工程改造：过表达Lac2基因的转基因粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）对PET薄膜的降解效率提升2.1倍；

3. 材料改性：添加淀粉基塑料（Starch-based plastics）可使传统聚合物生物降解周期缩短50%。

挑战与展望

当前限制包括添加剂（如邻苯二甲酸盐）对酶活的抑制，以及大规模培养的能耗问题。未来研究需聚焦宏基因组学（Metagenomics）筛选高效菌株，开发光催化-生物降解联用系统，并建立塑料降解产物的生态风险评估体系。