综述：嵌入酶的生物降解聚合物——生物降解塑料的下一代前沿技术

《Biomacromolecules》：The Next Frontier in Biodegradable Plastics: Enzyme-Embedding Biodegradable Polymers

　　

塑料污染和微塑料仍然是全球性的严峻挑战。本综述强调了酶嵌入作为一种变革性策略，以应对塑料废物并推进可持续材料科学。近期的研究进展表明，将酶嵌入可生物降解的聚酯中，如聚乳酸(PLA)、聚(己二酸丁二醇酯-共-对苯二甲酸酯)(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚(丁二酸丁二醇酯-共-己二酸酯)(PBSA)和聚(ε-己内酯)(PCL)，可以显著加速其在自然环境中的降解。包括角质酶和脂肪酶在内的酶，当嵌入聚合物基质中时，能够增强酶促水解和海水生物降解，同时保持机械性能。熔融共混和溶液浇铸等集成方法实现了有效的酶嵌入，而稳定化策略，如聚乙二醇化(PEGylation)、酶封装和氮气氛围处理，则在高溫工业加工过程中保持了酶的活性。酶分散技术的进步进一步减少了聚集并提高了性能的一致性。尽管面临高成本等挑战，酶嵌入为实现真正可生物降解的塑料以及可持续开发的更广泛应用的提供了一条充满希望的途径，包括生物材料、可生物降解的农用、林业、渔业材料和3D打印材料。

1. 引言

1.1. 塑料废弃物问题，包括塑料污染和微塑料积累

自20世纪中叶大规模生产塑料以来，塑料因其耐用性、多功能性和低成本而成为现代生活不可或缺的一部分。然而，这些特性也引发了一场危机。在全球面临的无数环境挑战中，塑料废弃物的扩散是最普遍和最持久的问题之一。问题的核心在于塑料废弃物的持久性。大多数传统塑料源自石油，且不可生物降解。塑料使用的强劲增长、极慢的降解过程，加上不良的废物末端管理，导致了广泛且危险的塑料污染问题。陆基塑料废弃物最终进入海洋并造成严重问题。统计数据显示，塑料废弃物回收存在巨大差距：截至2015年，大约6300亿吨累积塑料废弃物中有79%位于垃圾填埋场或自然栖息地，而只有9%被回收。塑料废弃物对环境的影响是毁灭性的。海洋生物尤其脆弱；每年有数百万只海鸟、海龟和鱼类因缠绕或误食而死亡。塑料碎片包括微塑料和纳米塑料，它们模仿食物，填满胃并导致饥饿。此外，微塑料充当有毒化学物质的载体，吸附海水中的污染物并将其转移到食物网中。这种生物富集对人类健康构成直接威胁，因为这些毒素会在人们食用的鱼类和贝类中积累。

1.2. 可生物降解塑料及其有限的环境可降解性介绍

应对这一多方面的危机需要系统性的转变。解决方案必须针对塑料从生产到处置的整个生命周期。传统的商品塑料，如聚烯烃（例如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)），通常具有化学惰性的碳-碳主链，赋予其高耐久性但也导致其长期存在于环境中。相比之下，含有可水解键（如酯键）的可生物降解塑料，在特定条件下可以发生酶促和微生物降解。因此，可生物降解塑料已成为减轻塑料积累的潜在替代品。此外，可生物降解聚合物的碳源不一定来源于生物基。如图所示，可以根据生物降解性和原料来源（生物质基与化石资源基）对塑料进行分类。在工业规模上被广泛研究和开发的可生物降解塑料包括聚(L-乳酸)(PLLA)、聚(R-3-羟基丁酸酯)(P(3HB))及其共聚物、聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物聚(丁二酸丁二醇酯-共-己二酸酯)(PBSA)。所有这些材料都是完全脂肪族的，并且在其主链中含有酯键，作为酶可降解的连接点。此外，芳香族-脂肪族可生物降解聚酯聚(己二酸丁二醇酯-共-对苯二甲酸酯)(PBAT)也占据了可生物降解塑料市场的很大份额。除了合成可生物降解塑料外，热塑性淀粉和多糖酯及其共混物和复合材料也被广泛开发为可生物降解塑料。然而，许多所谓的可生物降解聚合物表现出有限的环境可降解性，实际上仅在特定条件下降解。如表所示，不同环境条件下的降解数据比较表明，堆肥或土壤掩埋允许高水平的生物降解。相反，在自然条件如土壤或水生环境（如河流、沿海海水和深海海水）下的生物降解仍然不足。尽管脂肪族聚酯（如PBS、PBSA、PCL）可以通过堆肥或掩埋在土壤中降解，但它们在海水中降解非常缓慢或根本不降解。此外，PLA在自然土壤、河流或海水中不会降解；它只在>60 °C或>60%湿度的堆肥中降解。其他芳香族脂肪族聚酯，如PBAT，在海水中也降解缓慢。这些聚酯除非在被丢弃的环境中存在的聚合物降解微生物，否则不会降解。据推测，降解微生物的偏向性、分布和数量是导致海洋可降解性低的原因。此外，特定的环境条件，如温度、湿度、盐度、压力和合适微生物的存在，限制了生物降解，这可能阻碍可生物降解聚酯在实际应用中的应用。可生物降解聚合物通常由酶分解成水溶性的水解产物，这是自然生物降解的第一步。微生物随后将这些水解产物转化为二氧化碳和水等简单分子，完成生物降解过程。酶促降解为增强聚合物分解提供了一条有前途的途径，常见的酶包括蛋白酶、脂肪酶、酯酶和角质酶，它们通过水解机制靶向特定的官能团，如酯基。

1.3. 酶嵌入策略作为增强可降解性的创新方法

由于此类可生物降解聚合物的流出环境多种多样，因此有必要使其在任何环境中都能降解。为了克服这些自然生物降解的限制，有人提出了一种将酶物理嵌入聚合物基质中以使其在丢弃后能够降解的概念。在过去的二十年里，嵌入式酶降解技术已成为可生物降解聚合物研究中一种变革性的方法，为解决持久性塑料废物造成的全球环境挑战提供了有希望的解决方案。这一创新策略在改进加工技术、扩大适用聚合物范围以及提高不同条件下（如暴露于水、堆肥或生理环境）的酶促降解效率方面取得了重大进展。研究表明，酶嵌入策略始于2009年，当时Ganesh等人开创了这一概念，他们使用溶液浇铸法将南极假丝酵母脂肪酶B (CALB)与表面活性剂磺基琥珀酸双(2-乙基己基)酯钠(AOT)嵌入聚(ε-己内酯)(PCL)薄膜中。这项工作证明了分散在整个聚合物基质中的酶的催化水解活性可以促进受控降解。这项基础工作为后续研究奠定了基础。十年后，在2019年，Khan等人使用溶剂浇铸法结合表面活性剂Tween 20稳定酶，将植物乳杆菌脂肪酶嵌入PCL中。这些早期努力确立了酶嵌入策略的可行性，并为进一步的创新提供了坚实的框架。2020年，Huang等人报道了一种将来自白僵菌的粉末状蛋白酶K嵌入聚(L-乳酸)(PLLA)薄膜的方法。通过使用溶液浇铸和200 °C熔融挤出工艺，Huang首次证明无水的酶可以在高温下嵌入聚合物基质中并保持酶活性。这项工作解决了该领域的一个挑战：酶在熔融加工过程中的热不稳定性。通过实现PLLA在环境条件下的受控自生物降解，这项研究扩展了酶嵌入策略的范围至新的聚合物系统，并展示了其实际应用的潜力。Huang等人在2021年跟进的另一项研究中，通过高达150 °C的熔融挤出过程将冷冻干燥的南极假丝酵母脂肪酶B (CaLB)嵌入各种脂肪族聚酯中，包括PBS、PBSA和PCL，展示了该策略对新聚合物的适用性。随后的几年见证了旨在基于这些基础研究的大量研究努力。2021年，DelRe等人展示了通过溶剂浇铸将洋葱伯克霍尔德氏菌脂肪酶嵌入PCL中，在几天内在标准土壤堆肥和家庭自来水中实现了聚酯材料的近完全降解。Greene等人探索了使用3D打印将Amano脂肪酶(AL)嵌入PCL中，制造出在磷酸盐缓冲溶液中快速降解的复合薄膜，在短短7天内观察到显著的失重。这些研究突出了嵌入式酶技术的多功能性，展示了其在不同制造技术和环境条件下的适用性。在此基础上，Huang等人进一步研究了将嗜热毁丝霉角质酶(HiC)嵌入各种聚酯中，包括聚(D-乳酸)(PDLA)、PBS、PBSA和PCL，使用熔融挤出工艺，随后在高达175 °C的温度下进行热压。这项研究特别值得注意，因为它证明了角质酶嵌入可以显著加速广泛的生物降解聚酯在海水中的降解，而海水污染对海洋生态系统构成了关键威胁。该领域继续迅速发展，研究人员探索新的酶、聚合物和加工技术。2024年，Pe?as等人通过熔融挤出和热压将CaLB嵌入PLA、PBAT和PBS中，制造出自降解薄膜，在生理条件下增强了酶促降解。Guicherd等人介绍了一种基于母粒的熔融挤出工艺，将新型耐热PLA解聚酶嵌入PLA中，生产出在家庭堆肥条件下20-24周内完全崩解的自生物降解PLA薄膜。这些研究反映了越来越重视开发可扩展且具有工业可行性的方法来生产自降解材料。旨在提高酶嵌入策略的可扩展性和工业适用性的研究已经进行。2024年，Huang等人通过熔融加工将聚乙二醇(PEG)修饰的角质酶(HiC)嵌入PDLA薄膜中，在175 °C下，在保持机械性能的同时，使PLA薄膜的海洋生物降解性提高了2倍，并降低了酶的成本。Hirose等人报道称，PEG包覆的酶在保持酶嵌入聚酯的机械性能的同时显著增强了生物降解性，其中最佳的PEG分子量和酶与PEG的比例对性能至关重要。这些研究展示了酶嵌入策略在工业加工条件下的改进。2025年，Huang等人通过强调氮气氛在增强酶稳定性方面的重要性进一步推动了该领域的发展，这可能扩大了热稳定生物催化剂在高温工业过程中的潜在用途。该研究还阐明了冷冻干燥酶在高温下的变性机制。酶嵌入策略在生物医学工程、材料科学等不同领域也具有变革潜力。Fan等人开发了一种纤维微流控电纺技术，将洋葱伯克霍尔德氏菌脂肪酶嵌入PCL纳米纤维支架中，促进无瘢痕皮肤组织再生。Mizza等人引入了一种溶剂嵌入方法，通过电纺将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)水解酶LCC-ICCG掺入PET微纤维中，实现高效的塑料降解。Ma等人开发了一种将酶封装在金属有机框架(MAF-7)中的方法，提供双重热保护，使得能够在170 °C下通过熔融加工生产自生物降解PLA复合材料，该材料在水性环境中表现出显著加速的降解。专利活动进一步反映了酶嵌入方法日益增长的技术兴趣。包括Carbios和Carbiolice在内的行业利益相关者已经报道了多个专利家族，涵盖工程解聚酶、含酶的母粒和用于可生物降解塑料的稳定酶制剂。最近，东京大学的学术团体也申请了与可生物降解聚合物复合材料及旨在提高降解性能的酶基添加剂相关的专利。这些专利发展表明，将酶嵌入技术从实验室研究转化为实际材料应用的努力正在增加。

1.4. 大纲

本综述总结了酶嵌入策略在可生物降解聚合物中的最新进展，强调了其在解决持久性塑料污染和促进环境可持续性方面的变革潜力。具体而言，本综述旨在详细概述将酶嵌入聚合物的基本方法，包括熔融共混和溶剂浇铸，同时讨论影响加工过程中酶稳定性、活性和分散的关键因素。此外，它还检查了酶嵌入聚合物在各种聚合物系统（如PCL、PBS、PBAT、PLA、PET和多糖酯）中的应用，并评估了它们的环境可降解性和减少微塑料形成水平的潜力。本综述还探讨了提高酶嵌入方法工业可扩展性的创新，包括增强酶活性、热稳定性和聚合物树脂中分散的策略。此外，本文深入探讨了在生物材料、伤口愈合、可生物降解电子器件和环境传感器中的新兴应用，提供了对酶嵌入技术更广泛的跨学科影响的见解。最后，本综述确定了关键的挑战、空白和未来研究方向，强调需要持续在酶工程、聚合物加工和环境影响评估方面取得进展，以充分实现酶嵌入可生物降解聚合物在可持续材料科学中的潜力。

2. 酶嵌入技术基础

聚合物生物降解通常分为两个阶段。首先，酶将高分子量、水不溶性的聚合物分解成低分子量、水溶性的水解产物。随后，微生物代谢这些水解产物，将其转化为简单的分子，如二氧化碳和水。在这个过程中，酶通过促进解聚的初始步骤起着至关重要的作用。低分子量的酶降解产物随后可以被微生物摄取并通过代谢途径代谢。通过这些途径，聚合物衍生的碳在有氧条件下最终转化为CO₂、H₂O和微生物生物量。使用¹³C标记的PBS进行的土壤培养实验证明了聚合物衍生碳大量矿化为¹³CO₂，支持微生物可以同化和矿化生物降解聚酯的水解产物。酶嵌入技术代表了一种新颖且有前途的方法，通过将特定酶直接嵌入聚合物基质中来增强聚合物降解。这些酶作为生物催化剂，在各种环境条件下加速聚酯中的酯键水解，实现聚合物的解聚。调整聚合物可降解性或性能的常规策略包括聚合物共混、共聚和表面改性。虽然这些方法被广泛使用并且有效地用于改性材料性能，但它们通常依赖于改变聚合物组成或结构。相比之下，酶嵌入提供了一种替代策略，能够加速聚酯解聚，同时保持材料的大部分机械性能。然而，酶并不直接协助随后的微生物代谢。酶嵌入通过确保聚合物基质内存在特定酶来增强这一关键的解聚步骤，允许聚合物链的局部和受控水解。这种靶向的低分子量转化加速了材料的整体生物降解，促进了有效的生物降解。酶嵌入的主要优势包括能够通过酶选择、负载比和底物特异性定制酶活性，使其特别适用于药物输送系统和组织工程支架等应用。尽管具有潜力，但酶的变性、高酶成本以及有效稳定和分散技术的需求等挑战必须得到解决，以使该技术得到更广泛的采用。通过优化这些因素，酶嵌入技术有潜力推进聚合物降解的可持续解决方案。

2.1. 酶嵌入策略

将酶嵌入聚合物基质中可以通过两种主要策略实现：熔融加工嵌入和溶剂基嵌入，每种策略都具有明显的优点和局限性。熔融加工方法，包括将酶直接混入聚合物和母粒技术，与商业挤出和大规模制造流程高度兼容。熔融加工方法提供无溶剂加工，并适用于薄膜、纤维和颗粒形状的加工。然而，这些方法在加工过程中使酶暴露于高热应力下，通常需要采取酶稳定措施，如冷冻干燥、酶固定化、聚乙二醇化或惰性气氛加工。相比之下，溶剂基嵌入通过溶液浇铸和电纺等方法实施，避免了热降解，并支持制造用于生物医学支架或瞬态电子产品的特殊架构。尽管具有这些优势，但由于溶剂处理要求和可能导致的酶分散均匀性不如熔融加工，溶剂基方法在可扩展性方面面临挑战。总体而言，嵌入技术的选择高度依赖于应用，需要在制造可行性、酶稳定性和所需功能性能之间取得平衡。在这些策略中，熔融加工方法目前似乎最接近实际的、大规模的工业实施。

2.2. 可生物降解聚酯降解酶

几乎所有可生物降解塑料都是聚酯。最近的科学进步越来越关注能够催化酶促水解的酶。酯酶、角质酶、脂肪酶和一些丝氨酸蛋白酶具有催化各种底物酯键水解的能力。酯酶、脂肪酶和角质酶属于丝氨酸水解酶超家族，共享保守的Ser-His-Asp催化三联体和氧阴离子洞，这对于酯键水解至关重要。尽管有这种共同的催化机制，但它们的结构差异导致了不同的底物偏好和降解行为。如图所示，脂肪酶通常拥有一个盖子结构域来调节活性位点的进入，导致在疏水界面处产生强烈的界面激活。这一特征使其能够高效水解长链脂肪酸酯。值得注意的是，南极假丝酵母脂肪酶B (CaLB)缺乏典型的盖子结构，导致其表现出更接近角质酶的行为。相比之下，酯酶不含盖子结构，并具有永久暴露的活性位点，具有较高比例的极性表面残基。因此，它们优先催化短链、水溶性的酯，而对于庞大或长链底物的活性显著降低。角质酶由于其开放且易接近的活性位点，对聚酯降解特别有吸引力，这允许它们作用于疏水性聚合物表面和可溶性底物，而无需界面激活。这种结构特征赋予了从脂肪族到芳香族聚酯的广泛底物特异性。如图所示，角质酶（例如嗜热毁丝霉角质酶HiC）始终表现出比脂肪酶（例如南极假丝酵母脂肪酶B, CaLB）更快的降解速率和更广泛的底物适用性。另一方面，丝氨酸蛋白酶通常专门用于肽键裂解，对合成聚酯表现出有限的活性。然而，特定的酶如蛋白酶K已证明能够降解聚乳酸，这是由于聚合物主链与肽底物之间的结构相似性。总体而言，酶的选择在决定降解性能方面起着关键作用。在现有候选者中，角质酶通常被认为是聚酯降解的最通用酶，尽管最佳性能通常需要将特定酶与相应的聚合物结构相匹配。

2.3. 用于酶嵌入的熔融共混

2.3.1. 熔融共混工艺

熔融加工是使用最广泛的聚合物制造技术之一，也是酶嵌入的实用途径。方法包括直接共混和母粒策略，两者都与工业挤出工艺兼容。熔融基酶嵌入的一个关键因素是加工温度，必须超过聚合物的熔化温度(T_m)。可生物降解聚酯表现出广泛的加工温度范围（通常为60-200 °C），这直接定义了酶结合的可行性。特别是，低熔点聚合物如PCL和PBSA可以在相对温和的条件下加工，而高熔点聚合物如PLA则需要升高的温度，这带来了酶变性的重大风险。酶通常对热处理敏感；然而，在无水条件下，它们的稳定性可以显著提高。Huang等人证明，粉末形式的冷冻干燥酶比其水溶液对应物保留了显著更高的热稳定性。这种增强的稳定性归因于水的缺失，否则会增加构象灵活性并加速热展开。基于此原理，直接共混方法通常涉及将冷冻干燥的酶粉末掺入熔融聚合物中，然后在受控条件下进行挤出和压缩成型。为了进一步降低热失活，开发了母粒策略。在这种方法中，酶首先以较低温度掺入低熔点聚合物（例如PCL）中以形成母粒，随后将其与较高熔点的聚合物（例如PLA）共混。这种两步法最大限度地减少了酶在160 °C高温下的直接暴露，同时保持了最终材料中的均匀分散。总体而言，酶稳定性与聚合物加工温度之间的兼容性是成功熔融嵌入的关键决定因素，而将酶结合与高温加工分离的策略对于实际应用特别有前途。

2.3.2. 加工温度对酶稳定性的影响

加工温度显著影响酶活性。Huang等人首先发现，虽然高温容易使水溶液中的酶变性，但可以实现无水状态下酶显着增强的热稳定性。此外，如图所示，他们还报道了在不同温度下热处理后粉末和溶液状态下角质酶的变性机制。评估了在高达175 °C的热处理后，在水和无水条件下四种角质酶的残留活性。最初，当暴露在中等温度（45-85 °C）的水溶液中时，酶倾向于展开（圆二色光谱证明失去其特定的三维结构）。这归因于水可能起到分子润滑剂的作用，增强了酶的构象灵活性。同样，据报道，与在水溶液中相比，酶在无水有机溶剂中往往表现出更大的热稳定性。同样，将酶溶液嵌入低熔点聚合物PCL中的母粒方法也有助于防止在共混到低熔点聚合物PLA时发生直接变性。在无水条件下，在升高的加工温度下会出现明显的酶变性机制。在中等温度（130 °C）下，粉末形式的角质酶可以保留超过70%的原始活性，表明脱水显着增强了热稳定性。在此温度范围内，与PCL、PBSA、PBS和PBAT等聚合物兼容，酶失活相对有限，主要归因于氧化副反应。在较高温度（175 °C）下，对应于PLA等聚合物的加工条件，酶活性急剧下降。在此温度下，不可逆聚集成为主要的失活途径，这通过失去水溶性同时保持尿素等变性剂中的溶解度来证明。值得注意的是，某些酶，如嗜热毁丝霉角质酶(HiC)，在这些条件下表现出相对较高的耐受性。为了实现在此类苛刻的加工条件下的酶结合，已经开发了一系列稳定策略。这些包括封装在聚合物基质（例如聚丙烯酰胺凝胶）中、在惰性气氛下加工以抑制氧化损伤、化学修饰如聚乙二醇化、固定在无机载体上以及限制在金属有机框架等多孔材料中。总的来说，这些方法已被证明可以显着提高熔融加工过程中的酶保留率，使得即使在接近200 °C的温度下也能进行酶嵌入。

2.4. 用于酶嵌入的溶剂浇铸方法

2.4.1. 溶剂浇铸工艺

溶剂浇铸提供了一种替代策略，通过避免高温加工来嵌入酶，从而保持酶活性，否则这些活性在熔融共混过程中会受损。在这种方法中，将酶分散到聚合物溶液中，随后蒸发溶剂以形成具有嵌入催化功能的薄膜或其他结构。该方法的一个关键因素是溶剂的选择，因为酶的稳定性强烈依赖于溶剂-蛋白质相互作用。虽然某些有机溶剂如氯仿、甲苯和二甲基亚砜(DMSO)被报道在特定条件下保持酶活性，但其他溶剂，特别是强酸如三氟乙酸，会显着降低酶活性。在许多情况下，引入表面活性剂（例如AOT、Tween 20）以促进酶在有机介质中的分散和溶解，从而实现更均匀地掺入聚合物基质中。除了溶剂效应外，酶在聚合物基质中的分布是另一个重要的考虑因素。随机杂聚物、酶固定化或酶功能化纳米材料等策略已被证明可以改善分散体并维持所得复合材料中的催化活性。这些方法的重点在于控制酶-基质相互作用以实现一致的降解行为。总体而言，溶剂浇铸为酶嵌入提供了一个多功能平台，具有优异的酶活性保存能力，特别适用于实验室规模和先进材料应用。尽管具有这些优势，但溶剂浇铸具有几个局限性。依赖有机溶剂带来了与加工时间、环境影响和可扩展性相关的挑战。然而，其有限的可扩展性和溶剂相关的限制仍然是更广泛的工业实施的关键挑战。

3. 酶嵌入聚合物的加工策略和降解行为

将酶嵌入树脂中已通过使用各种树脂和酶组合进行了广泛的研究。如图所示，将酶嵌入可堆肥聚合物（如聚乳酸PLA、PBAT、PBS和PES）中对解决有限的环境可降解性挑战具有重要意义。此外，对于降解速率依赖于环境的聚酯，如PBSA和PCL聚酯，酶嵌入已被证明在加速其分解方面是有意义的。最后，还尝试将酶嵌入难以降解的材料中，如多糖酯、PET和PEF。

3.1. 聚乳酸(PLA)

聚乳酸(PLA)是一种所谓的“可生物降解聚酯”，以三种主要的立体异构形式存在：聚(L-乳酸)(PLLA)、聚(D-乳酸)(PDLA)和聚(D,L-乳酸)(PDLLA)，它们在立体化学和性能上有所不同。PLLA和PDLA分别是由光学纯度>99%的L-乳酸和D-乳酸单元组成的均聚物。由于其立体规整结构，PLLA和PDLA表现出相对较高的熔化温度(T_m～ 170 °C)，与光学纯度较低的PLA (T_m～ 160 °C)相比，这与增强的机械强度、热稳定性和结晶度有关。相比之下，PDLLA通常是由L-和D-乳酸单元随机聚合形成的无定形共聚物。PDLLA中立体异构体的不规则排列阻碍了晶体堆积，导致材料的机械强度低于PLLA和PDLA，且降解速度更快。此外，以相等比例共混PLLA和PDLA可导致形成立体复合物PLA，与单独的均聚物相比，其表现出增强的热性能和机械性能。PLLA和PDLA可被多种酶有效降解。PLA解聚酶被归类为丝氨酸水解酶，包括丝氨酸蛋白酶和α/β-水解酶折叠酶（如角质酶）。丝氨酸蛋白酶，如蛋白酶K，可以水解PLLA但不能降解PDLA。相反，α/β-水解酶折叠酶，包括嗜热毁丝霉角质酶(HiC)，具有与丝氨酸蛋白酶镜像的催化三联体拓扑结构，允许它们优先水解PDLA而不是PLLA。Williams等人报道，源自白僵菌的蛋白酶K可以酶促降解PLLA。这种能力归因于PLLA的单体与丙氨酸之间的结构相似性。蛋白酶K被发现优先水解PLLA而非聚(D-乳酸)(PDLA)。虽然灰色链霉菌的Pronase和菠萝蛋白酶等酶在特定条件下也可以分解PLLA，但蛋白酶K仍然是研究最广泛的PLLA降解酶并且市售。最近，Guicherd等人报道了新的酶，可以更有效地降解PLLA，包括来自Actinomadura keratinilytica T16-1的蛋白酶(PAM)和ProteinT^FLTIER（一种来自Thermus sp.菌株Rt41A的胞外丝氨酸蛋白酶的突变体，包含六个取代：N102F、S104L、S106T、N107I、D160E和Y167R），其对PLLA的活性显着增加。另一方面，PDLA被α/β-水解酶折叠酶（包括角质酶）选择性降解。如图所示，嗜热毁丝霉角质酶(HiC)以相同的酶浓度降解三种类型的PLA熔融压制薄膜，水解速率按PDLA ? PDLLA > PLLA的顺序递减。角质酶可以将PDLA和PLLA链容纳在其活性位点中，形成酰基酶中间体，尽管PDLA比PLLA更容易受到亲核攻击。PDLLA比PLLA稍快的降解速率是由于存在4%的D-异构体。另一种选择性降解聚(D-