对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为一种广泛使用的化石基塑料，实现其循环利用对减少石油基资源开发需求、缓解环境污染、降低碳排放具有重大意义。近年来，国内外在PET降解酶的开发方面取得了重要进展。由于全细胞催化技术具有原位产酶、一锅反应、流程简化等优势，因此开发PET塑料的全细胞催化解聚技术具有必要性和发展前景。近日，青岛能源所与南京工业大学、德国格赖夫斯瓦尔德大学合作，以高温细菌热纤梭菌为底盘菌株，通过菌株工程化改造与解聚体系优化相结合，成功实现了PET塑料到单体的高效全细胞催化转化，转化率接近97%。这一突破有助于为塑料污染治理和循环再造提供创新方案。该研究成果以“Optimized whole-cell depolymerization of polyethylene terephthalate to monomers using engineered Clostridium thermocellum”为题在国际期刊Journal of Hazardous Materials上发表。

研究团队前期利用质粒载体实现了叶枝堆肥角质酶（LCC）在热纤梭菌中的表达，完成了PET全细胞高温催化降解的概念性验证（Microbial Biotechnology 2021. 14: 374–385.）。在此基础上，研究团队进一步将LCC整合至热纤梭菌染色体中，实现酶的稳定表达，并通过引入LCC突变位点或融合表达疏水模块HFB7，构建了新一代的全细胞催化工程菌株。以预处理的PET瓶颗粒为底物，通过控制反应体系的pH值，不仅提高了PET解聚效率，还显著减少了中间产物单（2-羟乙基）对苯二甲酸酯（MHET）的积累，最终所添加的PET颗粒到单体对苯二甲酸（TPA）的转化率接近97%。

该技术通过全细胞催化实现PET到单体的高效转化，获得的单体TPA可重新用于塑料合成或高附加值化学品生产，为塑料回收与再造提供了绿色路径。此外，该技术所采用的底盘菌株热纤梭菌本身具备天然纤维素降解能力，未来有望直接用于处理含棉纤维和PET的混合纺织废料，进一步拓宽应用场景。

青岛能源所先进生物炼制与合成研究组冯银刚研究员、刘亚君研究员以及德国格赖夫斯瓦尔德大学韦韧教授为该论文的共同通讯作者，刘亚君研究员、颜飞博士与南京工业大学董维亮教授为共同第一作者。该工作得到国家重点研发计划“塑料高效生物解聚的关键技术”项目（2021YFC2103600）、国家自然科学基金、中国科学院国际合作项目、青岛市科技惠民、山东省青年泰山学者等项目的支持。（文/图 刘亚君）

原文链接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0304-3894(25)00353-X.

Liu, Y.-J., F. Yan, W. Dong, Y. Sun, R. Wei and Y. Feng (2025). "Optimized whole-cell depolymerization of polyethylene terephthalate to monomers using engineered Clostridium thermocellum." Journal of Hazardous Materials 488: 137441.