营养氨基酸与水对黄粉虫降解塑料能力的促进作用

来自 实验室仪器网

研究人员探讨了营养氨基酸（AA）（必需氨基酸（EAA）和非必需氨基酸（NEAA））如何影响黄粉虫（Tenebriomolitor）分解聚苯乙烯（PS）。研究人员发现，氨基酸的类型和可用性显著影响黄粉虫分解塑料的速度。发表在《先进能源与可持续性研究》上。

黄粉虫幼虫在发育过程中能够消化某些类型的塑料，包括PS。这使得它们成为通过生物降解减少塑料废物和微塑料污染的潜在工具。

然而，塑料本身并不能为黄粉虫幼虫提供足够的营养，这限制了它们有效分解塑料的能力。研究人员已经测试了在饮食中添加天然食物来源，如蔗糖、大豆蛋白、麦麸、佛手瓜和水，所有这些都被证明可以增加塑料的消耗率。

氨基酸对许多生物过程至关重要，也可能有助于改善黄粉虫的健康状况并促进塑料降解。到目前为止，还没有研究探索给黄粉虫喂食单独的游离氨基酸是否能提高它们分解塑料的能力。

该研究测试了三种必需氨基酸——苯丙氨酸(Phe)、色氨酸(Trp)和缬氨酸(Val)，以及三种非必需氨基酸——盐酸半胱氨酸(Cys)、谷氨酰胺(Gln)和谷氨酸(Glu)。谷氨酸的离子形式谷氨酸钠(MSG)也包括在内。建立了两个对照组：一个只含PS，另一个含PS和水。

PS组的黄粉虫幼虫被喂食0.4gPS立方体。在实验组中，每天三次将AA溶液（2mol/L）喷洒到塑料上。在10天内，研究人员每天测量剩余的塑料、存活率、死亡率和废物产生量。10天后，每五天进行一次测量，直到所有塑料都被消耗掉。

实验结束时，幼虫被禁食48小时，以便完全消化PS，然后冷冻、干燥、磨成粉末并储存起来进行分析。研究人员检查了它们的干物质(DM)、粗脂肪(CF)和粗蛋白(CP)水平。他们还使用统计模型比较不同组的塑料消耗率和存活率。

研究发现，添加AA可改善塑料的生物降解，并有助于维持黄粉虫的健康。不同AA在增强塑料分解方面的效果遵循以下顺序：Cys<Gln<Glu<Trp<Phe~Val。

EAA帮助幼虫存活更长时间，减少同类相食，并通过支持与塑料消化有关的代谢途径提高塑料降解效率。NEAA（如谷氨酸）在黄粉虫中天然含量丰富，有助于维持平衡的消化环境，进一步帮助PS分解。这表明EAA和NEAA的组合可以改善黄粉虫的健康和塑料降解效率。

与单纯添加水相比，一些氨基酸（如Cys和Gln）几乎没有效果。在EAA中，Trp效果最差，而Val和Phe效果更佳。研究还发现，减少幼虫饮食中的PS含量并增加蛋白质含量可提高生长和废物降解效率。

总体而言，氨基酸补充有助于黄粉虫幼虫在食用塑料时存活更长时间。相比之下，只吃PS的幼虫死亡率更高，体重和脂肪水平明显较低，这可能是由于饮食不足导致的代谢压力。

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