新加坡南洋理工大學（NTU Singapore）的一組研究人員創造了一種能夠分解塑膠的人造”蠕蟲腸道”。這項創新為解決全球塑膠污染問題提供了一個很有前景的自然靈感解決方案。

• 南洋理工大學的科學家們用不同的塑膠食物餵養蠕蟲，並從它們的腸道中提取微生物組，將它們放在燒瓶中培養，形成人工”蠕蟲腸道”。圖片來源：新加坡國立大學

南洋理工大學土木與環境工程學院（CEE）和新加坡環境生命科學工程中心（SCELSE）的研究人員透過塑膠餵食蠕蟲並培養其內臟中的微生物，展示了一種加速塑膠生物降解的新方法。

先前的研究表明，麵包蟲- 通常作為寵物食品出售、因其營養價值而被稱為”超級蠕蟲”的黑甲蟲的幼蟲能夠以塑料為食而存活，因為其腸道中含有能夠分解常見類型塑料的細菌。然而，由於進食和蟲體維持的速度較慢，將它們用於塑膠處理一直不切實際。

現在，南洋理工大學的科學家們展示了一種克服這些挑戰的方法，他們分離出蠕蟲的腸道細菌，利用它們來完成這項工作，而無需大規模繁殖蠕蟲。

(左起）南洋理工大學研究團隊成員包括研究員Sakcham Bairoliya 博士、曹斌副教授和研究員Liu Yinan 博士。資料來源：新加坡國立大學

南洋理工大學電子工程學院副教授、南洋環境科學與工程學院首席研究員曹斌說：”一隻蠕蟲一生只能消耗幾毫克的塑料，因此可以想像，如果我們要依靠它們來處理塑料垃圾，需要多少蠕蟲。我們的方法將蠕蟲從等式中剔除，從而消除了這種需求。我們的重點是提高蠕蟲腸道中有用微生物的數量，並建立一個能夠有效分解塑料的人工’蠕蟲腸道'”。

這項研究最近發表在《國際環境》雜誌上，與南洋理工大學2025 五年戰略計劃中促進創新並將研究成果轉化為造福社會的實際解決方案的承諾相一致。

開發人造蠕蟲腸道

為了發展他們的方法，南洋理工大學的科學家們給三組超級蠕蟲餵食了不同的塑膠食物–高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）–為期30 天。對照組餵食燕麥片。

北大科學家之所以選擇這些塑料，是因為它們是世界上最常見的塑料之一，用於食品盒和洗滌劑瓶等日常用品。高密度聚乙烯是一種以抗衝擊性強、不易分解而聞名的塑膠。

在這些蠕蟲內臟中發現的細菌可以分解塑膠。資料來源：南洋理工大學

在餵食蠕蟲塑膠後，科學家從它們的腸道中提取了微生物組，並將它們放在裝有合成營養物和不同類型塑膠的燒瓶中培養，形成了人工”蠕蟲腸道”。在室溫下，讓微生物組在燒瓶中生長六週。

增加塑膠降解細菌

科學家發現，與對照組相比，裝有餵食塑膠的蠕蟲腸道微生物群的燒瓶中，塑膠降解菌顯著增加。

此外，與直接餵給蠕蟲的塑膠上的微生物相比，在燒瓶中塑膠上定植的微生物群落更簡單，更適合特定類型的塑膠。當微生物群落更簡單且針對特定類型的塑膠時，在實際應用中就有可能更有效地降解塑膠。

研究的第一作者、中歐和東歐環境與工程學院研究員劉一楠博士說：”我們的研究是首次成功嘗試從餵食塑膠的蠕蟲腸道微生物組中培養塑膠相關細菌群落。透過將腸道微生物組置在特定條件下，我們能夠提高人工’蠕蟲腸道’中塑膠降解細菌的豐度，這表明我們的方法是穩定的，可以大規模複製。”

研究人員說，他們的概念驗證為開發利用蠕蟲腸道微生物群處理塑膠垃圾的生物技術方法奠定了基礎。

下一步，研究人員希望了解超級蠕蟲腸道中的細菌如何在分子層面上分解塑膠。了解這項機制將有助於科學家在未來設計塑膠降解細菌群落，從而有效率地分解塑膠。

編譯自: ScitechDaily