裂殖壶菌在微塑料降解中的应用

本发明属于微生物应用。更具体地，涉及裂殖壶菌在微塑料降解中的应用。

背景技术：

1、塑料已成为日常生活的重要组成部分，全球每年生产数百万吨塑料。常见的塑料包括聚乙烯(polyethylene，pe)、聚丙烯(polypropylene，pp)、聚氯乙烯(polyvinylchloride，pvc)、聚苯乙烯(polystyrene，ps)和聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate，pet)。其中pe、pp和pvc的市场份额分别为26.3％、18.9％、12.7％，为全球前三的废塑料材料。

2、微塑料为直径小于5mm的塑料粒子，颗粒极小且极难降解，越小越难降解，是一种已在环境中大量扩散的新型污染物。根据其来源可分为两类：初级微塑料和次级微塑料。初级微塑料来源于商业化产品，如用于牙膏、磨砂膏、化妆品等的微珠；次级微塑料是塑料通过紫外线照射或物理磨损后分解成的微塑料。微塑料可通过运输各种有毒物质对环境造成污染。研究发现从北冰洋5个地区采集的岩心样本中检测到每升海冰中微塑料的浓度超过12000个颗粒，在南极洲的新降雪中也发现了微塑料。食品饮料塑料包装带来的微塑料释放对人类健康和环境的影响也越来越受到关注。微塑料被摄入人体内后，难以被人体代谢吸收，未能排出的部分亦会在人体内蓄积，如肠胃、肺部、胎盘、心脏及其周围组织中均检测到过微塑料颗粒。已有动物实验证明，微塑料可以扰乱内分泌系统，导致出生缺陷，减少精子的产生，引发胰岛素抵抗，并损害学习和记忆。此外，科学家们还观察到由于微粒刺破和摩擦器官壁而引起的物理损伤迹象，例如炎症。还有研究显示，微塑料颗粒会干扰营养物质的消化和吸收，影响微量营养素吸收、增加小肠渗透性，以及促进某些细菌繁殖等。肠道疾病患者粪便中含有的微塑料颗粒是健康的1.5倍。2021年12月，发表在《environmentalscience&technology letters》期刊上的一项学术研究显示，炎症性肠病(ibd)(包括克罗恩病和溃疡性结肠炎)患者的粪便中的微塑料比健康对照组多，表明这些微塑料可能与疾病的发展过程存在相关性。

3、现今一些传统的微塑料降解方法(如物理降解法、化学降解法)普遍存在成本高、降解效率低、易造成二次污染等诸多不足。生物降解微塑料的方法不会产生二次污染物且对环境的扰动小，具有绿色和可持续的优点，近年来备受追捧，生物降解法主要涉及能够降解微塑料的细菌、真菌和藻类等微生物。

4、ho等人在2018年报道芽孢杆菌、铜绿假单胞菌处理可以使微塑料的重量减轻3～10％，但这些细菌对微塑料的降解依赖于没有碳的饥饿环境，而且降解效率不高。sarmah等人在2018年研究发现蓝藻phormidium lucidum和oscillatoria subbrevis可在42天内将低密度聚乙烯(low density polyethylene，ldpe)微塑料降解30％以上；devi等人在2015年报道两种真菌塔宾曲霉(aspergillus tubingensis vrkpt1)和黄曲霉(aspergillusflavus vrkpt2)处理可以使高密度聚乙烯(high density polyethylene，hdpe)重量分别减轻6.0％和8.5％。然而，上述生物降解法所采用的微生物的降解效果仍待提高，并且所涉及的微塑料种类单一，目前亟需一种降解微塑料能力强、无需依赖没有碳的饥饿环境即可实现降解作用，且能降解多种微塑料的微生物。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有生物降解塑料方法中的微生物降解效果不佳且只能降解单一种类的微塑料的缺陷和不足，提供一种降解微塑料能力强、无需依赖没有碳的饥饿环境即可实现降解作用，且能降解多种微塑料的微生物。

2、本发明的第一个目的是提供裂殖壶菌在微塑料降解中的应用。

3、本发明的第二目的是一种降解微塑料的方法。

4、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

5、裂殖壶菌(schizochytrium sp.)是一种海洋异养真核微生物，也被称为裂殖壶藻。本发明的研究发现裂殖壶菌可以有效降解多种微塑料，且降解能力强，无需依赖没有碳的饥饿环境，在微塑料降解及污染环境修复方面具有很强的应用价值。因此：

6、本发明提供裂殖壶菌在降解微塑料中的应用，以及裂殖壶菌在制备微塑料降解剂中的应用。

7、本发明提供裂殖壶菌在降解聚丙烯(pp)微塑料中的应用。

8、本发明提供裂殖壶菌在降解聚氯乙烯(pvc)微塑料中的应用。

9、本发明提供裂殖壶菌在降解高密度聚乙烯(hdpe)微塑料中的应用。

10、以及裂殖壶菌在制备聚丙烯微塑料、聚氯乙烯微塑料或高密度聚乙烯微塑料的降解剂中的应用。

11、所述微塑料的粒径可达10μm～100μm。

12、基于此，本发明还提供一种微塑料降解剂，含有裂殖壶菌菌液，所述裂殖壶菌菌液的浓度不低于3.5g/l。

13、更优选地，所述裂殖壶菌菌液的浓度为3.5～100g/l。

14、作为可选择的实施方案之一，所述裂殖壶菌菌液是裂殖壶菌在22～30℃、120～220rpm恒温振荡条件下培养2～5d得到。优选地是在25℃、150rpm无光源、恒温振荡条件下培养72h得到。

15、优选地，所述培养所用培养基的配方按照如下比例：50～60g葡萄糖、10～35g海盐、3～8g酵母、1～3g蛋白胨，水补足1l，ph值调至5.5。

16、本发明还提供一种降解微塑料的方法，是利用裂殖壶菌或裂殖壶菌菌液处理降解微塑料。如利用上述微塑料降解剂处理降解微塑料。

17、所述微塑料包括聚丙烯微塑料、聚氯乙烯微塑料或高密度聚乙烯微塑料中的一种或几种。

18、作为可选择的实施方案，所述处理降解微塑料的条件优选为：20～35℃下处理6～40天。

19、本发明具有以下有益效果：

20、本发明利用裂殖壶菌进行了不同种类和粒径的微塑料的降解实验，发现裂殖壶菌能有效降解多种微塑料，如pvc微塑料、hdpe微塑料和pp微塑料，并且裂殖壶菌降解微塑料能力强，pp微塑料经裂殖壶菌处理后失重率高达81.19％。此外，裂殖壶菌是一种海洋真菌，可以针对地在海洋生境中降解微塑料，为微塑料生物降解提供了新思路，具有广阔的应用前景和很高的应用价值。

技术特征：

1.裂殖壶菌在降解微塑料中的应用。

2.裂殖壶菌在降解聚丙烯微塑料中的应用。

3.裂殖壶菌在降解聚氯乙烯微塑料中的应用。

4.裂殖壶菌在降解高密度聚乙烯微塑料中的应用。

5.裂殖壶菌在制备微塑料降解剂中的应用。

6.裂殖壶菌在制备聚丙烯微塑料、聚氯乙烯微塑料或高密度聚乙烯微塑料的降解剂中的应用。

7.一种微塑料降解剂，其特征在于，含有裂殖壶菌菌液，所述裂殖壶菌菌液的浓度不低于3.5g/l。

8.根据权利要求7所述的微塑料降解剂，其特征在于，所述裂殖壶菌菌液是裂殖壶菌在22～30℃、120～220rpm恒温振荡条件下培养2～5d得到。

9.一种降解微塑料的方法，其特征在于，利用裂殖壶菌或裂殖壶菌菌液处理降解微塑料。

10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，利用权利要求7或8所述微塑料降解剂处理降解微塑料；所述微塑料包括聚丙烯微塑料、聚氯乙烯微塑料或高密度聚乙烯微塑料中的一种或几种。

技术总结
本发明属于微生物应用技术领域。本发明提供裂殖壶菌在微塑料降解中的应用。本发明研究发现裂殖壶菌能有效降解多种微塑料，包括PVC微塑料、HDPE微塑料和PP微塑料，并且裂殖壶菌降解微塑料能力强，其中PP微塑料经裂殖壶菌处理后失重率高达81.19％。此外，裂殖壶菌是一种海洋真菌，可以针对地在海洋生境中降解微塑料，而且裂殖壶菌作为现有的有益异养微生物安全性可靠。本发明为微塑料生物降解、海洋微塑料污染治理提供了新思路，具有广阔的应用前景和很高的应用价值。

技术研发人员：彭娟,吕思博,林佳,王江海
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29