人类过度活动导致海岸带环境生态日益退化，特别是塑料垃圾污染问题尤为突出。研发高效的塑料处理技术是应对塑料污染的重要途径，其中，微生物降解技术几乎不产生二次污染，在治理塑料污染方面极具前景。然而，自然界细菌种类繁多，多种塑料的生物降解过程及机理不明确，实验测定的基体效应较大，导致快速识别并定量评估特定塑料高效降解能力的菌株仍是一项巨大挑战。近日，中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境监测传感器技术研究组（秦伟研究团队）提出了一种基于电化学传感的菌株塑料降解能力快速定量评估新策略，并成功用于对聚苯乙烯降解菌株的快速识别。

该研究将聚合物膜离子选择性电极与磁分离技术相结合，利用菌株降解塑料导致指示离子释放，通过高灵敏检测指示离子浓度变化实现对菌株降解塑料效率的间接电化学检测。研究合成了具有核-壳结构的磁性复合材料，该材料由外至内包括塑料包覆层、指示离子释放层、磁珠载体等三部分（图1）。其中，塑料包覆层用以识别待测菌株的降解性能，该降解作用可以使磁性复合材料表面产生孔洞，从而暴露出指示离子释放层；该指示离子释放层由Ca₃(PO₄)₂构成，用于介质溶液转换后释放Ca²⁺指示离子；磁性载体用以提供磁性，利用磁性分离技术可以实现介质溶液转换，避免培养液中复杂组分对后续钙离子选择性电极检测的干扰。对于菌株塑料降解能力的定量评估，该研究的分析结果与传统称重法一致，但评估周期从至少4周缩短到6小时，实现了对塑料降解菌株的高效快速识别（图2）。该研究可拓展应用于对各类塑料降解微生物及降解酶的快速筛查与降解能力的评估。

图1 基于电化学传感的菌株塑料降解能力快速评估策略的检测原理示意图

图2 不同菌株降解能力定量评估方法所需的实验时间和流程：（A,B）基于电化学传感的菌株塑料降解能力快速评估法；（C,D）传统称重法

相关研究成果已发表于国际知名期刊《Analytical Chemistry》。该研究得到了国家自然科学基金和山东省重点研发计划等项目的资助。

相关成果：

Xueqing Gao,Shiling Zheng,Tianjia Jiang*,Wei Qin*. Sensor-Aided Rapid Identification of Plastic-Degrading Bacterial Strains. Analytical Chemistry. 2025. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c04596