牛的胃是回收塑料的关键吗?

新的研究表明,牛微生物可能能够分解难以处理的塑料垃圾。

一群牛俯视着摄像机

凯瑟琳·福尔斯商业/盖蒂图片社

谈到气候变化,牛是有争议的。根据加州大学戴维斯分校的数据,尽管它们只占美国直接温室气体排放量的2%,但它们是全球温室气体的第一大农业来源。原因是:肠胃胀气。

据加州大学戴维斯分校报道,一头牛每年会喷出大约220磅甲烷,甲烷的消散速度比二氧化碳快,但对全球变暖的影响是二氧化碳的28倍。但牛的消化系统不仅仅是气候变化的原因之一。它也可能是一个解。

奥地利研究人员本月在该杂志上发表的一项新研究表明了这一点生物工程与生物技术前沿“,因为牛胃里的细菌已经很擅长分解难分解的物质——例如,天然植物聚合物,如角质,一种蜡状的,在苹果和西红柿皮中发现的防水物质——研究人员推测,它们也可能能够分解合成材料,如塑料,众所周知,塑料很难加工和回收,其化学结构与角质相似。

为了弄清楚他们是否正确,来自自然资源和生命科学大学、奥地利工业生物技术中心和因斯布鲁克大学的科学家们设计了一项实验,他们用瘤胃中的微生物处理塑料,瘤胃是牛胃中四个腔室中的第一个。当牛吃东西时,它们咀嚼食物只够吞咽,这时食物进入瘤胃进行部分消化。一旦瘤胃中的微生物充分分解食物,牛就会把食物咳回嘴里,在第二次吞下之前,它们会在那里完全咀嚼。

研究人员从奥地利屠宰场收集了新鲜的瘤胃液,并将其与三种不同类型的粉末和薄膜塑料样品孵育:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),这是一种用于苏打瓶、食品包装和合成纤维的塑料;聚乙烯呋喃酸酯(PEF),一种可降解塑料,常见于可堆肥塑料袋中;以及聚己二酸丁二酸对苯二甲酸酯(PBAT),这是另一种可生物降解塑料。72小时内,瘤胃微生物开始分解粉末和薄膜形式的所有三种塑料,尽管粉末降解得更远、更快。科学家们得出结论,如果有足够的时间,瘤胃微生物应该能够完全分解这三种塑料。

在他们研究的下一阶段,研究人员计划准确地确定液体瘤胃中哪些微生物负责塑料消化,以及它们产生哪些酶来促进塑料消化。如果他们成功了,就有可能制造出这些酶,用于回收植物,并对它们进行基因改造,使它们更有效。

当然,酶也可以直接从瘤胃液中获得。研究人员之一、自然资源与生命科学大学的多丽丝·里比奇博士说:“你可以想象每天在屠宰场积累的大量瘤胃液体——它们只是废物。《卫报》他们说,里比奇的瘤胃研究只是一系列寻找和商业化塑料食用酶的最新努力。然而,这些努力通常都集中在PET的回收上。瘤胃的优点在于,它不仅含有一种可以用来回收一种塑料的酶,而且含有多种可以用来回收多种塑料的酶。

里比奇说:“也许我们能找到……也能降解聚丙烯和聚乙烯的酶。生活科学

虽然没有比不制造这么多塑料更好的解决方案,但塑料垃圾问题的规模需要“越多越好”的回收解决方案:据《卫报》报道,自20世纪50年代以来,已经生产了超过80亿吨塑料,大约相当于10亿头大象的重量。

查看文章来源
  1. 昆顿,艾米。”奶牛与气候变化”。加州大学戴维斯分校, 2019年。

  2. Quartinello, Felice等人。”一起更好:瘤胃微生物群落作为降解合成聚酯的生物工具箱”。生物工程与生物技术前沿“,中国生物工程学报,vol. 9, 2021, doi:10.3389/fbio .2021.684459