中国科学院生态环境研究中心环境化学与环境毒理全国重点实验室刘倩等在天然酶诱导的口罩熔喷布生物降解方面取得重要进展，相关研究成果以"High-efficiency enzymatic biodegradation of polypropylene-based melt-blown fabric debris"为题，发表于著名化学期刊Chemical Science（DOI: 10.1039/D5SC03097H）。

一次性口罩主要由聚丙烯（PP）熔喷织物制成，这些的防护用品用量的增加给环境带来了严峻的挑战。课题组早期研究发现PET塑料颗粒可以被生物酶有效地降解（Environ. Sci. Technol. 2024, 58, 13358−13369）。但是，与PET相比，PP因其高分子量、强疏水性、高键能及低生物可及性等特性，其生物降解一直被认为是极具挑战性的科学难题。

研究发现，在温和条件下，天然代谢酶谷胱甘肽S-转移酶（GST）和消化酶胰蛋白酶可高效降解口罩熔喷织物碎片（MBFD）及PP工业颗粒。实验数据显示，GST和胰蛋白酶对MBFD的降解效率分别达到了99.2%和86.7%，降解速率分别为3.98和1.57 g·L^-1·h^-1。通过化学指纹分析技术，揭示了PP降解包含氧化和氮化双重途径，并阐明了从解聚到单体断裂的完整降解分子机制。分子动力学模拟进一步证实，疏水作用是酶-PP复合物体系的主要驱动力。通过系统优化反应条件，实现了PP材料的高效可控生物降解。这一发现不仅证实了PP生物降解的可行性，且揭示了一种塑料废弃物生物循环利用的潜在的新途径。

图1. GST和胰蛋白酶诱导熔喷织物的生物降解示意图

在实际应用方面，该方法已成功实现对一次性活性炭口罩中的MBFD、PP工业颗粒及聚乙烯（PE）工业颗粒的高效降解。此外，研究证实这些源自哺乳动物和人类的代谢酶与消化酶在环境废水和人类血清中仍可保持优异的降解活性。这也暗示了塑料颗粒在生物体内转化的可能性，为理解塑料在生物体中的代谢机制提供了一个新视角。

该论文的通讯作者为刘倩研究员，第一作者为博士毕业生黄秀（现为四川大学华西公共卫生学院（华西第四医院）副研究员）。该工作得到了中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队项目、国家自然科学基金、国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费、四川大学交叉学科创新基金等项目支持。

相关论文链接：https://doi.org/10.1039/D5SC03097H

                  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c02132