Микробы, обнаруженные в желудке коров, могут разрушать некоторые виды пластика, в том числе полиэтилентерефталат (ПЭТ), используемый в бутылках для безалкогольных напитков, некоторых пищевых упаковках и синтетических тканях.
Ученые обнаружили эти микробы в жидкости, извлеченной из желудка — самого большого отдела желудка жвачных животных. Это копытные, такие как крупный рогатый скот и овцы, которые полагаются на микроорганизмы, помогающие расщеплять грубую растительность, которой они питаются.
Желудок действует как инкубатор для тех микробов, которые переваривают или ферментируют пищу, потребляемую крупным рогатым скотом или другими жвачными животными.
Исследователи из Университета Миннесоты подозревают, что некоторые микробы в желудке коровы могут поглощать полиэфиры, вещества, составляющие молекулы которых связаны так называемыми сложноэфирными группами.
В своем травоядном рационе крупный рогатый скот потребляет натуральный полиэстер, вырабатываемый растениями, называемыми айвой. Будучи синтетическим полиэфиром, ПЭТ имеет химическую структуру, аналогичную этому природному веществу.
Айва составляет большую часть кутикулы, внешнего воскового слоя стенок растительных клеток, и ее в изобилии можно найти в кожуре томатов и яблок, говорит соавтор исследования Дорис Рибич, ученый из Университета природных ресурсов и наук о жизни. в Вене.
В своем новом исследовании, опубликованном в журнале Frontiers in Bioingineering and Biotechnology, исследователи обнаружили, что бычьи микробы могут разрушать не только ПЭТ, но и два других пластика: полибутиленадипатерефталат (ПБАТ), используемый в биоразлагаемых пластиковых пакетах, и полиэтилен. (PEF), изготовленный из возобновляемых растительных материалов.
Чтобы оценить, насколько хорошо эти микробы могут расщеплять пластик, команда инкубировала каждый тип пластика в жидкости, полученной из желудка, в течение одного-трех дней. Затем они измеряют побочные продукты, чтобы определить степень, в которой микроорганизмы разлагают материалы их компонентов.
Брюшная жидкость расщепляет все три типа пластика, что делает PEF наиболее эффективным.
Затем команда берет образцы ДНК из жидкости в брюшной полости, чтобы определить, какие конкретные виды могут быть ответственны за разрушение пластика.
Около 98 процентов ДНК принадлежит к царству бактерий, при этом преобладающим родом является Pseudomonas, который, как ранее было показано, расщепляет пластик, согласно публикациям в журналах «Прикладная микробиология и биотехнология» и «Журнал опасных материалов».
Согласно публикации 2017 года в Журнале сельскохозяйственной и пищевой химии, бактерии рода Acinetobacter также обнаруживаются в больших количествах в жидкости, и было показано, что некоторые виды разлагают синтетические полиэфиры.
Рибич и ее команда надеются полностью охарактеризовать бактерии в желудках крупного рогатого скота, которые расщепляют пластик, и определить, какие ферменты они используют для этой цели.
Если будут идентифицированы ферменты, которые потенциально могут быть использованы для переработки, микробы можно будет генетически модифицировать для производства их в больших количествах без необходимости их извлечения непосредственно из желудков коров.
Таким образом, ферменты можно производить легко, дешево и в больших количествах для использования в промышленных масштабах, сказал Рибич.
Она и ее команда уже запатентовали метод переработки, при котором текстиль последовательно подвергается воздействию различных ферментов, выявленных в предыдущих разработках.
Разлагая ПЭТ, исследователи все еще ищут микробы, способные справиться с полиэтиленом и полипропиленом, которые имеют прочные связи между атомами углерода, сказал Левин.
Он и его коллеги определили несколько многообещающих кандидатов на этом фронте, но еще предстоит выяснить, как максимизировать разлагаемость пластмасс.
Рибич говорит, что ее команда также ищет микробы, которые могут потреблять полиэтилен, и задается вопросом, прячутся ли они также в желудке крупного рогатого скота.
