“超級面包蟲”有望促進聚苯乙烯塑料的回收利用
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熱塑性聚苯乙烯（PS）因其低成本和耐久性而逐漸成為世界上最受歡迎的聚合物之一。然而，由于其缺乏有效的回收利用，難以被微生物有效降解，造成了廣泛的負面環境影響。因此，迫切需要尋找新的途徑來實現聚苯乙烯塑料的回收利用。
最近，澳大利亞昆士蘭大學的研究人員發表了一篇題為“Insights into plastic biodegradation: community composition and functional capabilities of the superworm (Zophobas morio) microbiome in styrofoam feeding trials”的研究論文，描述了一種專門吃泡沫塑料的“超級面包蟲”（大麥蟲）。其腸道細菌含有特定的酶，實現了聚苯乙烯的降解。這一發現有望促進聚苯乙烯塑料的大規模回收，為聚苯乙烯塑料的回收利用奠定基礎。
這種深色甲蟲（Zophobas morio）的圓潤光滑的幼蟲被稱為“超級蠕蟲”。他們經常吃麥麩，在中國也被稱為大麥蟲或面包蟲。研究人員將這些昆蟲分為三組：麥麩食用組、塑料食用組和饑餓組。
令人驚訝的是，這些幾乎不吞食塑料泡沫的昆蟲并沒有當場死亡。與饑餓組相比，他們甚至體重增加了一點，并以更高的比例發育成成年人。有跡象表明，以塑料為食的昆蟲將聚苯乙烯轉化為生長和發育所需的能量。這促使研究人員測試他們的消化系統，以找到能夠分解聚苯乙烯的微生物。如果不進行干預，聚苯乙烯可以在周圍環境中持續數年或更長時間。如果他們能弄清楚這些微生物是如何降解聚苯乙烯的，他們將設計一種更高的方法來回收這種頑固的材料。
在實驗室里，面包蟲通常不是喂食聚苯乙烯的主要昆蟲。澳大利亞昆士蘭大學（University of Queensland: Brisbane, QLD, AU）的微生物學家、這篇論文的通訊作者 Christian Rinke，他說，面粉蟲（mealworms）可以吃含有不同塑料的花生包裝。面粉蟲和面包蟲都有消化聚苯乙烯的能力，當給它們喂食抗生素時，它們通常會失去這種能力。因此，研究人員認為，他們的腸道微生物群落更有可能成為聚苯乙烯降解的主要力量。
關鍵的科學問題是找出這些微生物群落中的細菌。為了回答這個問題，林克博士和他的同事在實驗室培育了三組面包蟲：一組吃麩皮，一組吃聚苯乙烯塊，第三組什么也不吃。（因為饑餓的面包蟲表現出互相殘殺的傾向，實驗很快就停止了；直到每個饑餓的面包蟲都被一個房間取代，研究才能繼續。）
雖然麩皮對超級蠕蟲更有吸引力，但它們也可以吃聚苯乙烯。實驗開始后48小時內，聚苯乙烯組的糞便從淺棕色變為白色，三周內體重緩慢增加。
在幼蟲成蟲時，近93%的食麩組完成羽化；饑餓組中只有10%能成功完成改變。值得注意的是，66.7%以聚苯乙烯為食的幼蟲能夠化蛹，這表明它們試圖從典型的難消化物質中獲得足夠的能量來完成這一變化。“聚苯乙烯絕對是一種難消化的食物。”Rinke博士說：“但這些蠕蟲可以存活，而且它們似乎沒有生病或其他任何癥狀。”
通過深入研究，研究人員認為聚苯乙烯塑料是在大麥蠕蟲腸道微生物的幫助下消化的。這些微生物可以分解塑料以獲得能量并合成其他化合物，因此大麥蠕蟲也可以生存。Rinke博士說：“大麥蟲就像一個小型加工廠，用嘴撕碎聚苯乙烯，然后把它喂給腸道中的細菌。”
研究人員表示，他們將進一步測試其降解聚苯乙烯塑料的能力。
利用宏基因組（也稱為宏基因組）技術，他們發現了幾種可以降解聚苯乙烯和苯乙烯的編碼酶，并發現這些生物酶在聚苯乙烯的降解中發揮了作用。
研究人員對幼蟲中的微生物進行了高通量測序，發現在產生酶時，微生物的活動相對頻繁。他們重點研究了一些能夠將聚苯乙烯降解成小分子的酶。“下一步將是在實驗室表達這些酶，并通過實驗驗證它們正在做我們認為的事情。”Rinke博士說。
有了這些酶所需的環境及其功能的細節，Rinke博士希望有朝一日能設計出一條回收包裝泡沫的產業鏈。基于此，可以設計一種可用于降解聚苯乙烯塑料的效率更高的生物催化劑，以便這種塑料廢物可以在工廠中直接通過酶進行機械粉碎和生物降解，而不是使用大麥蟲或大麥蟲腸道中的微生物進行塑料降解。如果這一想法能夠實現，將對塑料廢棄物的降解有很大幫助。
其次，用過的聚苯乙烯可以加工成一些建筑材料，以防止其進入垃圾填埋場。然而，更好的解決方案可能是將其分解并重建為新的東西，例如使用微生物將其合成為新的生物塑料。
值得注意的是，研究人員發現的生物酶僅降解聚苯乙烯（PS）塑料，對生活中其他常見塑料，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）的影響尚不清楚。然而，科學家們也許能夠利用這一靈感設計出能夠分解其他塑料的生物酶。
“這將使整個事情更加經濟。”Rinke博士說：“它將創造人們追求的東西。”
