4月9日，日本神户大学等机构组成的科研团队在学术期刊《美国化学会可持续化学与工程》发表成果。经过改造的细菌可以生产一种塑料改性剂，这种改性剂能使聚乳酸更易于加工、更耐断裂，更易生物降解。

 

团队通过添加新基因和删除干扰基因，改造出一种特殊的细菌，只以葡萄糖为原料，就能大规模生产生物基聚合物材料——聚[D乳酸-3-羟基丁酸酯 (3HB)] （LAHB）共聚酯，产量最高达到27g/L/48h。这是一种高度透明且具有柔韧性的生物塑料。通过修改基因组，还能控制LAHB分子链的长度，生产出比传统方法长10倍的LAHB分子链。

 

在聚乳酸中加入这种超高分子量的LAHB之后，科研团队获得了一种性能更为优异的材料，与纯聚乳酸相比，具有更好的成型性和抗冲击性，同时保持高透明度。

 

 

冲击试验发现，聚乳酸的断裂面光滑，是脆性材料的表现；而这种新材料的断裂面“白化”，是增韧材料的表现。

 

添加了超高分子量 LAHB 的PLA断裂棒（左）在断裂面上出现明显的白色变色，这是增韧材料发生塑性变形的迹象。而纯聚乳酸（右图）则不会出现这种白化现象，这是材料变脆的标志。

 

工业生产需要很高的熔体张力，这可以通过材料在升温时的下垂程度来体现。添加了 LAHB 的聚乳酸比纯聚乳酸的下垂程度要小得多，这证明它是一种更好的可加工材料。

添加了 LAHB 的聚乳酸（左）比纯聚乳酸（右）

 

在聚乳酸中加入超高分子量的LAHB 后产生的材料是一种高度透明的塑料：在印有"PLA/LAHB"字样的纸张前，几乎看不到圆形圆盘。

 

LAHB本身在各种环境样品（包括土壤和河流）中表现出优异的生物降解性。超高分子量（uhmw）和高分子量(hmw) LAHB 在海水样品中即使在极低的微生物浓度下也能完全生物降解，这表明这些基于LAHB 的改性剂有可能赋予PLA更好的生物降解性。此前研究团队已发现可以通过混合 LAHB促进PLA 的生物降解性。

 

曲线说明了 uhmw-10LAHB（蓝色圆圈）和 hmw-20LAHB（青色圆圈）的生物降解，以及作为阳性对照的纤维素（黑色圆圈）和作为阴性对照的聚丙交酯（PLA；白色圆圈）的生物降解。 生化需氧量 (BOD) 测量是在 30°C 下使用海水样本进行的。 误差线表示为三个独立实验的标准偏差。

 

该科研团队表示：“通过将聚乳酸与LAHB混合，可以一举克服聚乳酸的多种问题。这种新材料有望成为环保可持续的生物塑料，满足物理坚固性和生物降解性这两个相互矛盾的需求。通过多个项目的协同作用，我们的目标是实现一种将微生物生产和材料开发有效结合的生物制造技术。”

doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c07662