近日，德國格賴夫斯瓦爾德大學的韋韌博士團隊在《Nature Communications》發(fā)表了題為《Standardization guidelines and future trends for PET hydrolase research》的Perspective文章。該研究聚焦于聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）水解酶的標準化研究，提出了系統(tǒng)的指南和未來發(fā)展趨勢，旨在提升酶解PET回收的效率和可比性，為實現(xiàn)可持續(xù)的塑料循環(huán)經(jīng)濟提供支持。
隨著塑料污染問題的日益嚴重，傳統(tǒng)的機械和化學回收方式已難以滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。酶解回收作為一種綠色、高效的回收方式，受到廣泛關注。其中，PET作為廣泛應用于飲料瓶、纖維和食品包裝的塑料，其酶解回收研究尤為重要。然而，當前PET水解酶的研究存在實驗條件不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)不可比等問題，制約了該領域的發(fā)展。
作者在文章中指出，缺乏統(tǒng)一的標準是限制PET水解酶研究進展的主要因素。為此，作者提出了一套系統(tǒng)的標準化指南，包括：
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標準化的PET底物：建議使用具有明確物理化學參數(shù)的PET底物，以確保實驗結果的可比性。
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工業(yè)相關的反應條件：強調(diào)在接近工業(yè)實際條件（如高溫、高固體負載）下進行酶活性測試，以提高研究的應用價值。
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高通量篩選方法：推薦采用基于PET底物的高通量篩選方法，避免使用小分子替代底物，以獲得更真實的酶活性數(shù)據(jù)。
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反應監(jiān)測與數(shù)據(jù)報告：提出應系統(tǒng)記錄反應過程中的pH變化、產(chǎn)物積累和底物質(zhì)量損失等數(shù)據(jù)，并以統(tǒng)一的單位報告酶活性。
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參考酶的使用：建議在實驗中引入標準參考酶（如LCC-ICCG），以便于不同研究之間的比較。
此外，作者還強調(diào)了在酶工程和應用過程中，逐步放大實驗規(guī)模的重要性，從小規(guī)模反應器到工業(yè)規(guī)模的逐步驗證，有助于評估酶的實際應用潛力。
圖一：廢舊PET酶解回收的最優(yōu)預處理工藝示意圖。
標準化研究的雙重目標與多路徑展望
本文不僅系統(tǒng)梳理了PET水解酶研究的歷史與現(xiàn)狀，更將研究目標細分為兩大層面：
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填補方法學空白——強調(diào)現(xiàn)有酶源發(fā)現(xiàn)、篩選、表征方法在不同應用場景下仍存在的不足，呼吁開發(fā)更貼合工業(yè)需求的工具；
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加速工業(yè)化進程——建議優(yōu)先選用與工業(yè)PET廢料最相似的標準化底物，并在實驗室及中試規(guī)模嚴格模擬工業(yè)反應條件，從而使實驗結果具有更高的可轉(zhuǎn)化性。
展望未來，團隊描繪了一幅“三叉戟”研究藍圖：
機理突破：深入探究界面生物催化及解聚反應中的關鍵步驟；
高效篩選：推廣無需昂貴儀器、可在絕大多數(shù)實驗室實施的快速篩選方案；
新酶設計：擺脫對少數(shù)標桿酶骨架的依賴，利用AI與生物信息學設計全新催化架構。
圖二：新型PET水解酶的發(fā)現(xiàn)、改造到在工業(yè)規(guī)模塑料回收中應用的示意流程。
結論與產(chǎn)業(yè)化新方向
文章指出，雖然已有多種定制酶在12小時內(nèi)實現(xiàn)幾乎完全解聚，但要持續(xù)保持工藝競爭力，仍需在以下方面發(fā)力：
動力學與穩(wěn)定性優(yōu)化：包括提高k??、延長半衰期、拓寬pH適應范圍；
酶固定化與多酶配方：提升重復使用和混合塑料處理能力；
溫和工藝路線：在40–50 °C條件下延長反應時間，以兼顧酶穩(wěn)定性和能耗；
底物預處理革新：通過調(diào)整熔融擠出與省能預處理技術，減少工藝成本。
在酶源發(fā)掘方面，研究者應突破傳統(tǒng)同源挖掘，廣泛應用AI與功能篩選手段，系統(tǒng)整理并免費共享新酶及其突變體的標準化表征數(shù)據(jù)，為下一個“人工智能＋酶工程”時代奠定基礎。
原文鏈接https://www.nature.com/articles/s41467-025-60016-9
