本文由广西民族大学海洋与生物技术学院王晶，王致远翻译，校对；朱玉章排版

在现代塑料时代，初级塑料产量已增加到每年3.35亿吨，其中亚洲占全球总产量的50%。根据最近的一项估计，从年到年，大约生产了9.15亿吨初级塑料，导致地球表面累积了约6.亿吨塑料垃圾。在所有产生的垃圾中，只有一小部分被回收(9%)和焚烧(12%)，而79%堆积在垃圾填埋场和其他陆地和海洋环境中。大多数石油基塑料，如聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PUs)和聚氯乙烯（PVC），具有抗生物降解性，因此在环境中持续存在，并产生各种后果。生物可降解塑料被认为是石油基不可生物降解聚合物的环保替代品。然而，关于生物降解过程的确切机制、生物降解的时间尺度以及其生物降解所需的最佳环境条件的信息有限。因此，生物降解和合成塑料的粗心处理和降解导致垃圾填埋场和海洋环境中积累，对周围的生态系统构成严重威胁。尽管如此，许多研究报告称塑料容易受到微生物的攻击。真菌的保护和生态作用不仅局限于能量或元素循环，还可以用于各种类型塑料的生物降解。许多研究都提到，真菌是负责生物塑料和合成塑料的生物降解的主要微生物。根据一项调查结果，塑料降解真菌主要属于曲霉属、镰刀菌属、拟青霉属和青霉属。真菌在生长过程中所施加的机械力、菌丝穿透塑料层，以及同时分泌各种酶和自由基，都是真菌降解塑料的特征。真菌降解的机制始于菌丝细丝附着在塑料基质的表面。然后，菌丝尖延伸，利用机械力分泌酶和菌根，允许真菌渗透到基质中。下一步是通过菌丝的多孔尖端吸收小分子、聚合物、基根或原子，然后通过下面的质膜进行运输。已知这些酶可以水解聚合物底物，进而提供营养物质，从而促进真菌或其他微生物的生长。表21列出了所报告的可降解各种类型塑料的各种真菌种类和相关酶。

表21负责生物降解的真菌种类列表和使用的塑料类型

免责声明：表中有些真菌种类是致病的，在生物技术过程中使用它们是没有问题的。PCL聚己内酯，PE聚乙烯，PHB聚羟基丁酸酯，PU聚氨酯，PVC聚氯乙烯。

大多数已知的降解植物聚合物的酶都能够通过水解聚合物主链中的酯键来解聚合成聚合物，如PE和PU。聚合物暴露于真菌酶攻击下的表面积对生物降解有促进作用。因此，在0.5~0.25mm范围内的塑料颗粒最适合进行酶的生物降解。虽然已知纯化的酶可以分解聚氯乙烯（聚氯乙烯）中的C-C键，但利用微生物更有利于进行聚合物的生物降解。此外，已知几种菌株的混合培养比使用单一菌株对生物降解效率的影响更大。塑料生物降解的整个过程依赖于最佳环境条件的存在，以促进真菌的生长，并最大限度地提高酶的活性来解聚聚合高聚材料。生物降解过程也受到塑料的物理化学性质的影响，如表面拓扑结构，分子量，疏水性和结晶度。较高的结晶度强烈地降低了特定塑料的生物降解。脂肪族碳链比芳香族聚合物更容易被生物降解。塑料的疏水性使表面防水剂更强，降低了真菌菌丝的附着、生长和繁殖的成功率，从而降低了塑料的生物降解程度。同样，非生物因素，如环境温度、氧气的可用性、接触光或紫外线；而环境中菌根的可利用性都影响着塑料的生物降解机制。真菌菌株在环境中的多样性、带分布和生态位分配也影响生物降解过程。此外，真菌菌株分泌的消化聚合物的酶的量和类型也强烈影响生物降解过程。真菌为降解聚合物所分泌的特定类型的酶或各种类型的酶因物种的不同而不同，甚至在同一物种中也不同。

图45聚酯聚氨酯(PEU)膜的真菌降解。

未暴露于真菌降解的PEU膜(对照)；聚酯聚氨酯(PEU)薄膜的真菌降解。

未暴露于真菌降解的PEU膜（对照）；暴露于不同曲霉的PEU膜。

麦芽提取物琼脂培养基，30℃黑暗孵育28天。各菌株的生物降解程度各不相同。在PEU表面观察到真菌菌丝生长，PEU膜的一些部分由于真菌活动而降解。

目前，已知有多种真菌可以降解不同类型的塑料，还有更多的真菌仍在被分离和鉴定的过程中。对发现的大多数真菌菌株进行了实验室规模的酶生物降解能力研究。尚未努力开发用于特定类型的塑料降解真菌的大规模或工业规模的生物反应器。因此，这项研究对工业发展以及未来的研究目的都非常重要。化学家、生物学家、工程师和物理学家之间的合作可能导致利用真菌进行塑料生物降解的大规模生物反应器的开发。目前，这种方法太昂贵，无法大规模应用，在高热下收集和燃烧塑料仍然更经济。然而，一旦此类生物反应器成功完全开发，将出现降解各种塑料以及在新产品制造中利用降解化合物的新产业。需要适当收集处理过的塑料并开发复杂的大规模生物反应器，其中可使用现代生物技术在受控条件下使用真菌分别降解各种类型的塑料。应重视利用酶降解塑料中真菌的固定化酶技术的研究与开发。需要更多关于特定可塑性类型和特定真菌种类之间联系的知识，以确定各种真菌的实际食物网。在全球市场上整合低成本且易降解的生物塑料非常重要。需要使用塑料的同位素标记来阐明塑料的真菌降解机理。需要确定各种真菌的生物降解酶的结构和活性位点，并且需要开发增加聚合物催化降解的方法。免责声明预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇
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