Микроорганизмы из желудка коровы могут переработать пластик

Австрийские исследователи продемонстрировали способ переработки пластика при помощи ферментов, выделяемых микроорганизмами желудка коровы.

Ученые гидролизовали три полиэфира — полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиэтиленфураноат (ПЭФ) и полибутиленадипаттерефталат (ПБАТ), используя жидкость из рубца — отдела четырехкамерного желудка крупного рогатого скота.

Перспективным методом переработки пластика сейчас является ферментативный гидролиз при помощи бактерий. Однако все еще существует потребность в более эффективных ферментах, позволяющих масштабировать процесс переработки.

Теперь исследователи во главе с Феличе Куартинелло (Felice Quartinello) из Венского университета природных ресурсов и естественных наук решили использовать ферменты, производимые микроорганизмами рубца жвачных животных, для разложения полиэфиров. Этот процесс в перспективе можно масштабировать, учитывая широкое распространение скотобоен.

Рубец — самый большой отдел желудка крупного рогатого скота. Микробиом рубца насчитывает около 1010 микроорганизмов на 1 миллилитр рубцовой жидкости и представлен несколькими сотнями видов обитателей, большинство из которых производят ферменты для переваривания клетчатки, крахмала и сахара.

Рацион жвачных животных включает растительные полиэфиры и, следовательно, некоторые населяющие животных микроорганизмы способны синтезировать ферменты (эстеразы, липазы и кутиназы), расщепляющие сложноэфирные связи.

Чтобы идентифицировать микробное сообщество рубца, исследователи выделили генетический материал из одного миллилитра рубцовой жидкости для секвенирования. Среди бактерий в рубце преобладали бактерии рода Pseudomonas, которые могли играть важную роль в гидролизе полиэфиров.

Известно, что эти бактерии способны синтезировать эстеразы, липазы и кутиназы, гидролизующие сложноэфирные связи. Что касается грибов (Aspergillus, Penicillium, Candida), живущих в рубце, они тоже способны производить различные гидролазы (липаза и эстераза) и, следовательно, участвовать в гидролизе полимеров.

По мнению исследователей,  микробное сообщество, скорее всего, эффективно гидролизует полиэфиры из-за комбинации ферментов, синтезируемых различными обитателями рубца.

Переработка пластика при помощи микроорганизмов — многообещающий метод. Недавно биохимики из Шотландии с помощью сконструированного штамма кишечной палочки Escherichia coli превратили терефталевую кислоту, полученную из ПЭТ-бутылок, в ванилин.