摘要
塑料由于其优越的机制性能在人们的日常生产活动中得到了广泛使用，主要有聚乙烯、聚丙乙烯等，但塑料在环境中可以长时间稳定存在而不被降解，带来了严重的“白色污染”和次生环境污染，因此可生物降解材料可到了广泛的关注。聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PLA/PBAT)是一种由生物降解性能优越的聚乳酸(PLA)和机械性良好的聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)通过共混共聚制备而成的高分子材料，是目前研究热门的可生物降解材料之一。然而目前PLA/PBAT材料的生物降解研究主要集中在材料降解性能方面，对于PLA/PBAT降解微生物的菌株开发及材料生物降解性能的增强优化却很有限。本论文以山东、新疆两地多年使用PLA/PBAT地膜的农田土壤为原料，从中分离、筛选及鉴定出多种PLA/PBAT的降解细菌和霉菌，通过蛋白酶实验、油脂水解实验初步研究其产蛋白酶及脂肪酶活性以确定最佳的产蛋白酶、脂肪酶的微生物作为下一步共培养研究对象。以蛋白酶活性、脂肪酶活性为响应值，通过单因素法研究上述PLA/PBAT降解微生物的共培养培养基及共培养条件，并通过响应曲面法优化微生物共培养体系。采用微生物共培养的方法研究体系对PLA/PBAT的降解效果，并对降解前后PLA/PBAT的形貌表征和结构测试和降解液的成分分析，研究共培养体系的PLA/PBAT降解机制。 本研究的主要研究内容和结果如下: (1)采用梯度稀释法从山东、新疆两地的农田土壤中分离、筛选、鉴定(形态学观察和16SrRNA与ITS基因序列)PLA/PBAT降解细菌、霉菌。其中山东土壤中有5株降解细菌和2株降解霉菌，明显多于新疆土壤中的2株降解细菌和1株降解霉菌。通过水解圈法初步判断门多萨假单胞菌产蛋白酶活性最高，雅致放射毛霉菌产脂肪酶活性最高。采用形态观察、生理生化实验及系统发育树构建等方法进一步鉴定门多萨假单胞菌与雅致放射毛霉菌。 (2)通过单因素实验结合福林酚法、对硝基苯酚法研究了外源营养源对门多萨假单胞菌与雅致放射毛霉菌产酶活性的影响，结果表明两株微生物均可直接以对苯二甲酸、丁二酸、乳酸为营养源，参与微生物降解途径。并得到共培养体系的培养基为:100mL筛选培养基中加入2wt％葡萄糖和1wt％胰蛋白胨;通过单因素法对培养条件进行优化，结果表明最佳条件为:初始pH为7.1，接种量为1mL，培养温度为30℃。通过响应曲面法探究了在共培养体系中微生物的接种比例、接种时间与接种方式对体系产酶活性的影响，结果表明在门多萨假单胞菌与雅致放射毛霉的接种比例为1∶1，接种时间为5.2天，接种方式为同时接种的条件下，共培养体系产蛋白酶活性、脂肪酶活性最佳，分别为40.46U/mL、11.50U/mL。 (3)通过门多萨假单胞菌与雅致放射毛霉菌共培养体系对PLA/PBAT膜的降解性能研究，结果表明门多萨假单胞菌、雅致放射毛霉菌可分别分泌蛋白酶、脂肪酶分别催化并水解PLA/PBAT材料中PLA、PBAT中的酯键，生成多种降解产物如低聚物及单体，并作为微生物的生长基质，协同降解PLA/PBAT，共培养体系的5天降解率为18.95wt％，明显高于单一微生物对PLA/PBAT的降解效果。
NETL