近日，解志紅教授團隊在《Journal of Hazardous Materials》發(fā)表了題為“Biodegradation of four polyolefin plastics in superworms (Larvae of Zophobasatratus) and effects on the gut microbiome”的研究論文。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為該論文的第一完成單位，博士研究生王帥兵和碩士畢業(yè)生于宏為該論文的第一作者，王丹丹老師和解志紅教授為該論文的通訊作者。

塑料廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，其中最常見的四種塑料聚合物為聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）和聚丙烯（PP），然而，這些塑料在環(huán)境中具有抗生物降解性，給環(huán)境帶來了極大的負擔(dān)。近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)多種物種的昆蟲是有效的塑料生物降解者，主要依賴于腸道微生物。例如，黃粉蟲、黑冰蠅幼蟲等能夠通過生物氧化和生物侵蝕實現(xiàn)長聚合物鏈的解聚和微塑料顆粒的生物降解。

大麥蟲（Zophobas atratus的幼蟲）在體型和重量分別是黃粉蟲的3-4倍和10-15倍，并且可以攝食并降解四種聚烯烴泡沫塑料，但其攝食效率、生物降解能力和腸道微生物組可能會受到不同微塑料和攝食環(huán)境的影響。因此，在相同條件下研究該物種對四種聚烯烴泡沫塑料的攝食能力，可以揭示該物種在塑料消耗效率和降解偏好方面的差異。

本研究表明，僅喂食PE、PS、PVC 和PP這四種聚烯烴塑料大麥蟲最終存活率為PE > PS > PVC > PP，這與添加麥麩作為輔料時觀察到的趨勢一致。同時，添加麥麩會改變大麥蟲腸道內(nèi)的優(yōu)勢微生物，該研究為開發(fā)高效的微塑料降解方案提供了依據(jù)。

圖1. 喂食塑料后大麥蟲糞便與初始塑料的傅立葉變換紅外光譜及熱重分析圖譜。

圖2. GPC分析發(fā)現(xiàn)，與PE、PS、PVC 和PP 相比，蟲糞中殘留聚合物的分子量（Mn 和Mw）發(fā)生了變化。

圖3. 腸道微生物群落組成與不同飲食條件之間的關(guān)系。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金和山東省重點研發(fā)計劃項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135381

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波