Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy nhựa polyethylene terephthalate của hệ 2 enzyme PETase và MHETase tái tổ hợp
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.208.2025.98-104Từ khóa:
PETase; MHETase; Polyethylene terephthalate (PET); Phân hủy sinh học; Polyme tổng hợp.Tóm tắt
PETase và MHETase là hai enzyme có nguồn gốc từ vi khuẩn được chứng minh có khả năng xúc tác thủy phân nhựa polyethylene terephthalate (PET) tạo sản phẩm cuối là TPA và EG thân thiện với môi trường. Việc sử dụng nguồn nguyên liệu sinh học này trong xử lý chất thải nhựa được coi là hướng nghiên cứu tiềm năng, theo xu hướng phát triển công nghệ xanh để bảo vệ môi trường. Trong nghiên cứu này, một số điều kiện thích hợp cho hoạt động của enzyme đã được khảo sát bao gồm nhiệt độ, pH, dung dịch đệm sử dụng. Hai enzyme PETase và MHETase tái tổ hợp thể hiện khả năng hoạt động hiệu quả nhất tại nhiệt độ 30-40 °C, dung dịch đệm sodium phosphate 100 mM và pH 8-9. Sau quá trình khảo sát, hệ hai enzyme được thử nghiệm khả năng phân hủy nhựa PET thương mại. Kết quả chụp ảnh SEM màng PET trước và sau phân hủy 7 ngày cho thấy, cấu trúc bề mặt nhựa PET đã có sự thay đổi rõ rệt dưới sự tác động của hai enzyme PETase và MHETase. Các kết quả bước đầu chứng minh khả năng ứng dụng thực tế đầy tiềm năng của 02 enzyme tái tổ hợp để xử lý chất thải nhựa bằng phương pháp sinh học.
Tài liệu tham khảo
[1]. Kushwaha et al., “Biodegradation of poly(ethylene terephthalate): Mechanistic insights, advances, and future innovative strategies”, Chemical Engineering Journal, Vol. 457, (2023).
[2]. S. Yoshida et al., “A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate)”, Science, Vol. 351, No. 6278, pp. 1196–1199, (2016).
[3]. S. Joo et al., “Structural insight into molecular mechanism of poly(ethylene terephthalate) degradation”, Nature Communications, Vol. 9, No. 1, (2018).
[4]. X. Han et al., “Structural insight into catalytic mechanism of PET hydrolase”, Nature Communications, Vol. 8, No. 1, (2017).
[5]. C. Knott et al., “Characterization and engineering of a two-enzyme system for plastics depolymerization”, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Vol. 117, No. 41, pp. 25476–25485, (2020).
[6]. G. J. Palm et al., “Structure of the plastic-degrading Ideonella sakaiensis MHETase bound to a substrate”, Nature Communications, Vol. 10, No. 1, (2019).
[7]. L. M. Tri et al., “Nghiên cứu thiết kế và biểu hiện gene mã hóa enzyme PETase trong E. coli”, TNU Journal of Science and Technology, Vol. 229, No. 13, pp. 288–295, (2024) (in Vietnamese).
[8]. D. T. Hoa et al., “Nghiên cứu thiết kế và biểu hiện gene mã hóa enzyme MHETase trong E. coli”, Journal of Military Science and Technology, Vol. Special 20, pp. 280–285, (2024) (in Vietnamese).
[9]. Zhu et al., “Enzymatic degradation of polyethylene terephthalate plastics by bacterial curli display PETase”, Environmental Science & Technology Letters, Vol. 9, No. 7, pp. 650–657, (2022).
[10]. N. Puspitasari et al., “Fungal hydrophobin RolA enhanced PETase hydrolysis of polyethylene terephthalate”, Applied Biochemistry and Biotechnology, Vol. 193, No. 5, pp. 1284–1295, (2021).
[11]. H. Y. Sagong et al., “Decomposition of the PET film by MHETase using exo-PETase function”, ACS Catalysis, Vol. 10, No. 8, pp. 4805–4812, (2020).
[12]. R. Loll-Krippleber et al., “Development of a yeast whole-cell biocatalyst for MHET conversion into terephthalic acid and ethylene glycol”, Microbial Cell Factories, Vol. 21, No. 1, (2022).
[13]. S. B. Buhari et al., “Insight on recently discovered PET polyester-degrading enzymes, thermostability and activity analyses”, 3 Biotech, Vol. 14, No. 1, (2024).
[14]. E. Meyer-Cifuentes et al., “Mle046 is a marine mesophilic MHETase-like enzyme”, Frontiers in Microbiology, Vol. 12, (2021).
[15]. J. Schmidt et al., “Effect of Tris, MOPS, and phosphate buffers on the hydrolysis of polyethylene terephthalate films by polyester hydrolases”, FEBS Open Bio, Vol. 6, No. 9, pp. 919–927, (2016).
[16]. K. Urbanek et al., “Current knowledge on polyethylene terephthalate degradation by genetically modified microorganisms”, Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, Vol. 9, (2021).
[17]. S. Brott et al., “Engineering and evaluation of thermostable IsPETase variants for PET degradation”, Engineering in Life Sciences, Vol. 22, No. 3–4, pp. 192–203, (2022).
