“超级面包虫”有望推动聚苯乙烯塑料回收利用

热塑性聚苯乙烯（PS）由于廉价和耐用，逐渐成为全球最流行的聚合物之一，但由于其缺乏有效的回收，且难以被微生物高效降解，已经引起了广泛的负面环境影响。因此，寻找新的方法手段实现PS塑料的循环利用显得迫在眉睫。

近日，澳大利亚昆士兰大学的研究人员发表题为“Insights into plastic biodegradation: community composition and functional capabilities of the superworm (Zophobas morio) microbiome in styrofoam feeding trials”的研究论文，描述了一种专门吃泡沫塑料的“超级面包虫”（大麦虫），其肠道细菌中含有特定酶，实现了PS的降解。该发现有望推动大规模回收PS塑料，为PS塑料的循环利用奠定基础。

这种深色甲虫（Zophobas morio）丰满、有光泽的幼虫被称为 " 超级蠕虫 "，它们常以麦麸为食，在国内也被称为大麦虫或面包虫。研究人员将这些虫分为三组：吃麦麸组，吃塑料组和挨饿组。

令人意外的是，这些勉强咽下塑料泡沫的虫儿没有当场去世，与挨饿组相比，它们甚至长胖了一点，发育为成虫的比例也高一些。种种迹象表明，吃塑料的虫将聚苯乙烯转化为能量用于生长发育。这促使研究人员测试了它们的消化系统，以寻找能分解聚苯乙烯的微生物。不加干预的情况下，聚苯乙烯可以在周围环境中持续存在整整几年或更长时间。如果能弄明白这些微生物降解聚苯乙烯的方式，他们将设计出一种更高的方法来回收这种顽固的物质。

在实验室中，面包虫通常不是被喂食聚苯乙烯的主要虫子。澳大利亚昆士兰大学（University of Queensland: Brisbane, QLD, AU）的微生物学家、这篇论文的通讯作者 Christian Rinke 表示，面粉虫（mealworms）可以吃掉包含不同塑料的花生包装。面粉虫和面包虫都具有消化聚苯乙烯的能力，而当它们被喂食抗生素后，它们通常会失去这种能力。据此，研究人员认为，它们的肠道微生物群落更有可能是降解聚苯乙烯的主力军。

关键的科学问题在于搞清楚这些微生物群落中究竟有什么菌。为了回答这个问题，林克博士和他的同事在实验室里培养了三组面包虫：一组吃麸皮，一组吃聚苯乙烯块，第三组什么也不吃。（由于饥饿的面包虫表现出自相残杀的倾向，实验很快就停止了；给每只饥饿的面包虫换成单间后，研究才得以继续进行。）

虽然麸皮对超级蠕虫更具吸引力，但它们也能摄食聚苯乙烯。在实验开始后 48 小时内，聚苯乙烯组的粪便从浅棕色变为白色，它们的体重在三周内呈缓慢上升的趋势。

在幼虫变为成虫的时间点，吃麸皮组中近 93% 的虫完成了羽化；挨饿组的只有 10% 能顺利完成变化。值得注意的是，以聚苯乙烯为食的幼虫中有 66.7% 能够化蛹，这表明它们设法从典型的难消化物质中获得足够了能量来完成变化。" 聚苯乙烯绝对是一种难消化的食物。"Rinke 博士介绍道，" 可这些蠕虫可以存活下来，看起来也没有生病或其他什么事。"

通过深入研究，科研人员认为聚苯乙烯塑料是在大麦虫肠道内的微生物的帮助下消化掉的，这些微生物可以分解塑料从中获得能量，并合成其它化合物，使得大麦虫也能存活。Rinke 博士说：“大麦虫就像一个小型加工厂，用嘴巴撕碎聚苯乙烯，然后喂给肠道中的细菌。”

研究人员表示，他们还将进一步测试其降解聚苯乙烯塑料的能力。

他们对大麦虫的肠道细菌，使用宏基因组 (也称元基因组)技术，找到了几种能够降解聚苯乙烯和苯乙烯的编码酶，发现正是这几种生物酶起到了对聚苯乙烯的降解作用。

研究人员对幼虫体内的微生物进行高通量测序，发现制造酶时微生物的活动相对频繁。他们将目光锁定在一些酶上，这些酶可能具有将聚苯乙烯降解成更小分子的能力。" 下一步将是在实验室中表达这些酶，并通过实验验证它们正在做我们认为的事情。"Rinke 博士说。

有了这些酶所需的环境以及它们的发挥作用的细节，Rinke 博士希望有朝一日可以设计一个回收包装泡沫的产业链。据此设计出效率更佳的能够用来降解聚苯乙烯塑料的生物催化剂，就能够直接在工厂中对这类塑料垃圾进行机械粉碎和生物酶降解，而不是使用大麦虫或者大麦虫肠道中的微生物进行塑料降解。这一想法若真的能够实现，将对塑料垃圾降解起到很大的帮助。

其次，用过的聚苯乙烯可能会被加工成某种建筑用品，以防止其进入垃圾填埋场。然而，更好的解决方案可能是将它们分解，再重新构建成一个新的东西，如利用微生物将它们合成为新型生物塑料。

需要注意，目前研究人员发现的生物酶仅对聚苯乙烯（Polystyrene，缩写PS）塑料起到降解作用，对于生活中其他常见的塑料，比如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等，效果还不明确。不过科学家或许能够借助这一启发，设计出能够分解其他塑料的生物酶。

" 这将使整个事情更具有经济价值。" Rinke 博士表示，" 它会创造出人们追捧的东西。"