研究背景

聚氨酯（PU）是一种由多元醇和异氰酸酯合成的聚合物，因其优异的隔热和机械性能，广泛应用于汽车、建筑、医疗和纺织品等领域。根据欧洲塑料协会（2023年）的数据，PU是全球第六大最常用的塑料，占全球塑料产量的5.3%，约4亿吨。然而，PU的广泛使用导致大量固体废弃物的产生，且由于缺乏有效的回收机制，大多数PU废弃物最终被填埋或焚烧。填埋场中的PU废弃物自然分解缓慢，可能需数千年，并影响土壤pH值；焚烧则会产生有毒气体和重金属，造成生态毒性。近年来，PU的生物降解作为一种环保的回收方法迅速发展，能够减少填埋空间并生成水、二氧化碳和生物质。已有研究表明，某些微生物如铜绿假单胞菌A12和枯草芽孢杆菌MZA-75等能够有效降解PU，但固体PU的降解效率仍较低，主要因其复杂的化学结构和成分。尽管已有大量研究，PU生物降解的机制仍不明确，尤其是针对其软链段和硬链段的降解。酯酶在软链段降解中起关键作用，而硬链段的降解则更为困难，尽管某些酶如木瓜蛋白酶和胰凝乳蛋白酶显示出降解氨基甲酸酯键的潜力。因此，发现新的高效酶或通过酶工程提高其催化效率，以实现PU的完全降解和回收，是当前研究的重点。本研究旨在分离和表征一种高效降解PU的细菌LTX1，并通过多组学方法鉴定关键降解酶。