从塑料污染土壤中分离的细菌降解聚乙烯塑料潜力的评价与优化

《Biologia》：Evaluation and optimization of polyethene plastic degradation potential of bacteria isolated from plastic contaminated soil

　　

摘要

聚乙烯（PE）所引发的农业、生态和毒理学风险使得微塑料修复成为迫切需求。由于聚乙烯性质顽固，无法通过化学或机械方法有效降解。基于细菌的生物修复技术可能是实现其消除的一种可持续解决方案。我们启动了当前项目，旨在从拉合尔受塑料污染的土壤中分离并探索能够代谢聚乙烯的细菌。采用基础盐培养基（MSM）通过系列稀释法分离细菌。对分离株进行了生化测试、生长曲线分析、16S rRNA基因测序、抗生素敏感性分析、聚乙烯条带失重试验、傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析、基于气相色谱-质谱联用（GC-MS）的代谢产物与途径鉴定以及响应面法（RSM）分析。本研究共分离出五种细菌，鉴定为鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）、蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）、短芽孢杆菌（Brevibacillus brevis）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和海假海洋杆菌（Pseudooceanicola marinus）。所有细菌均呈快速生长特征。聚乙烯降解通过聚乙烯条带失重试验得到证实，失重范围在11%至32%之间，其中蜡样芽孢杆菌SBBPT2的失重最高。与对照组未处理聚乙烯条带相比，经细菌处理的聚乙烯条带FTIR光谱在500–1500、1472.3和2800–3000 cm^?1区域显示峰位移动，分别对应?C?H、= C?H、（?C?O）和?CH₂?键。GC-MS分析显示生成了十一烷、十七烷、十五烷、2,6,10,14-四甲基-2-甲基十八烷、9,12-十八碳二烯-1-醇、2-甲基-1-己醇、2-溴十二烷、辛酸、十二醛、3-庚酮、4-硝基苯酯、十八碳三烯酸、十八碳二烯酸和己酸。基于这些代谢产物，确定了通过烷烃终端氧化途径进行聚乙烯降解。本研究记录的细菌展现出作为聚乙烯生物降解可持续解决方案的潜力。