利用经过基因工程改造的细菌，科学家们将塑料瓶转化为香草味香精，这也是首次从废弃塑料中提炼出有价值的化学物质。
将塑料瓶改造成更有价值的材料，可以使回收过程更有吸引力且更加实际。目前，塑料作为一种材料，使用一次后其价值就损失了大约 95%。因此，更好地收集和利用这类垃圾是解决全球塑料污染问题的关键。
此前，研究人员已经开发出了一种突变酶，可以将饮料瓶中的聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate）聚合物分解为其基本单位——对苯二甲酸（TA）。现在，科学家们进一步使用细菌，将 TA 转化为香草醛（vanillin）。
香草醛广泛应用于食品和化妆品行业，并且是制造药品、清洁剂和除草剂的重要原料之一。全世界对香草醛的需求的正在增长，2018 年达到了 3.7 万吨，这远远超出天然香草豆的供应能力。目前，大约 85% 的香草醛是由从化石燃料中提取的化学物质合成的。
这项新研究由英国爱丁堡大学（University of Edinburgh）的乔安娜·萨德勒（Joanna Sadler）主持，她说：“这是首个利用生物系统将塑料垃圾改造成有价值的工业化学产物的例子，对循环经济有着重要影响。”
研究通讯作者、爱丁堡大学的斯蒂芬·华莱士（Stephen Wallace）说：“我们的工作改变了人们对塑料是一种问题废弃物的看法，且证明了塑料是一种新的碳资源，可以用来制造成具有较高价值的产品。”
全世界每分钟大约有 100 万个塑料瓶被售出，但只有 14% 被回收。目前，那些被回收的瓶子也只能被转化为不透明纤维，用于制造布料或地毯。
而这项发表在《绿色化学》（Green Chemistry）杂志上的研究，利用工程改造的大肠杆菌将TA转化为香草醛。华莱士介绍，他们将一种微生物培养液加热到 37 摄氏度并保持一天，这与酿造啤酒的条件相同。这能将 79% 的 TA 转化为香草醛。
下一步，科学家们将进一步改造细菌，以提高转化率。华莱士说：“我们认为可以很快做到这一点，我们有一个很棒的 DNA 组装机器人设备。”他们还将研究如何将这一过程规模化，以期转化更多的塑料。从 TA 中还能提取出其他有价值的分子，比如一些分子可以用于香水制造。
英国皇家化学学会（Royal Society of Chemistry）的埃利斯·克劳福德（Ellis Crawford）说：“这是一种利用微生物科学提高可持续性的有趣方法。利用微生物将对环境有害的废弃塑料转化为一种重要的商品，是践行绿色化学的迷人范例。”
最近的研究表明，瓶子是海洋中第二常见的塑料污染，仅次于塑料袋。2018 年，科学家偶然创造了一种突变酶，可以分解塑料瓶，随后的研究产生了一种超级酶，可以更快地分解塑料瓶。
论文信息
【论文标题】Microbial synthesis of vanillin from waste poly(ethylene terephthalate
【论文作者】Joanna C. Sadler and Stephen Wallace
【发表时间】2021 年 6 月 10 日
【发表期刊】Green Chemistry
【论文编号】DOI: 10.1039/D1GC00931A
【论文链接】
http://dx.doi.org/10.1126/science.abb4348