格赖夫斯瓦尔德大学韦韧团队 Nat. Commun.: 标准化助力酶解PET回收
格赖夫斯瓦尔德大学韦韧团队 Nat. Commun.: 标准化助力酶解PET回收 - 推动塑料循环经济的关键一步
近日，德国格赖夫斯瓦尔德大学的韦韧博士团队在《Nature Communications》发表了题为《Standardization guidelines and future trends for PET hydrolase research》的Perspective文章。该研究聚焦于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）水解酶的标准化研究，提出了系统的指南和未来发展趋势，旨在提升酶解PET回收的效率和可比性，为实现可持续的塑料循环经济提供支持。
随着塑料污染问题的日益严重，传统的机械和化学回收方式已难以满足可持续发展的需求。酶解回收作为一种绿色、高效的回收方式，受到广泛关注。其中，PET作为广泛应用于饮料瓶、纤维和食品包装的塑料，其酶解回收研究尤为重要。然而，当前PET水解酶的研究存在实验条件不统一、数据不可比等问题，制约了该领域的发展。
作者在文章中指出，缺乏统一的标准是限制PET水解酶研究进展的主要因素。为此，作者提出了一套系统的标准化指南，包括：
标准化的PET底物：建议使用具有明确物理化学参数的PET底物，以确保实验结果的可比性。
工业相关的反应条件：强调在接近工业实际条件（如高温、高固体负载）下进行酶活性测试，以提高研究的应用价值。
高通量筛选方法：推荐采用基于PET底物的高通量筛选方法，避免使用小分子替代底物，以获得更真实的酶活性数据。
反应监测与数据报告：提出应系统记录反应过程中的pH变化、产物积累和底物质量损失等数据，并以统一的单位报告酶活性。
参考酶的使用：建议在实验中引入标准参考酶（如LCC-ICCG），以便于不同研究之间的比较。
此外，作者还强调了在酶工程和应用过程中，逐步放大实验规模的重要性，从小规模反应器到工业规模的逐步验证，有助于评估酶的实际应用潜力。
图一：废旧PET酶解回收的最优预处理工艺示意图。
标准化研究的双重目标与多路径展望
本文不仅系统梳理了PET水解酶研究的历史与现状，更将研究目标细分为两大层面：
填补方法学空白——强调现有酶源发现、筛选、表征方法在不同应用场景下仍存在的不足，呼吁开发更贴合工业需求的工具；
加速工业化进程——建议优先选用与工业PET废料最相似的标准化底物，并在实验室及中试规模严格模拟工业反应条件，从而使实验结果具有更高的可转化性。
展望未来，团队描绘了一幅“三叉戟”研究蓝图：
机理突破：深入探究界面生物催化及解聚反应中的关键步骤；
高效筛选：推广无需昂贵仪器、可在绝大多数实验室实施的快速筛选方案；
新酶设计：摆脱对少数标杆酶骨架的依赖，利用AI与生物信息学设计全新催化架构。
图二：新型PET水解酶的发现、改造到在工业规模塑料回收中应用的示意流程。
结论与产业化新方向
文章指出，虽然已有多种定制酶在12小时内实现几乎完全解聚，但要持续保持工艺竞争力，仍需在以下方面发力：
动力学与稳定性优化：包括提高k??、延长半衰期、拓宽pH适应范围；
酶固定化与多酶配方：提升重复使用和混合塑料处理能力；
温和工艺路线：在40–50 °C条件下延长反应时间，以兼顾酶稳定性和能耗；
底物预处理革新：通过调整熔融挤出与省能预处理技术，减少工艺成本。
在酶源发掘方面，研究者应突破传统同源挖掘，广泛应用AI与功能筛选手段，系统整理并免费共享新酶及其突变体的标准化表征数据，为下一个“人工智能＋酶工程”时代奠定基础。
原文链接https://www.nature.com/articles/s41467-025-60016-9
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