随着塑料产量日益增加,以及废弃塑料管理不善,塑料污染问题日益严重。聚氨酯作为一种广泛使用的塑料,是塑料污染的重要来源。传统的塑料废弃物处理方式,如填埋和焚烧,具有容易造成泄露污染和释放有害气体的弊端。利用微生物降解塑料,不仅不会造成二次污染,而且可以通过生物转化将降解产物合成其他高附加值产品,达到“变废为宝”的目的。因此,利用微生物降解塑料成为现在的研究热点。本研究从青岛小涧西垃圾填埋场取得塑料垃圾和土壤样品,通过含有聚氨酯粉末的培养基筛选得到3个具有聚氨酯降解能力的自然菌群,分别命名为Q2、Q3和Q11。研究发现,这3个自然菌群能够降解水性聚氨酯和聚酯型聚氨酯薄膜,且培养基的最适pH值为7.0,最适培养温度为37℃。在最适条件下,自然菌群Q3生长最好,以聚氨酯薄膜为唯一碳源培养120 h后最终OD600达到5.0左右。通过扫描电子显微镜观察到聚氨酯薄膜降解后表面变得粗糙且形成孔洞;通过红外光谱检测到聚氨酯薄膜降解后表面官能团发生变化;通过接触角分析发现聚氨酯降解后其表面疏水性明显下降;通过高效液相色谱检测到聚氨酯降解产生己二酸和1,4-丁二醇等在聚氨酯合成中常用的单体,在培养72 h后,降解效果最好的自然菌群Q3的产物积累量分别达到436.5 mg/L和212.3 mg/L。此外,本研究还检测到自然菌群胞外酯酶、脲酶和蛋白酶的活性,为探究其降解聚氨酯的机制奠定了基础。为了进一步确定菌群中支持聚氨酯降解的菌种,本研究通过DLN平板分离法从聚氨酯降解菌群中分离得到Alcaligenes faecalis,Bacillus megaterium,Brucella sp.,Cupriavidus sp.,Microbacterium laevaniformans,Microbacterium schleiferi,Paenochrobactrum glaciei和Pseudomonas stutzeri等 8 株单菌,其中Paenochrobactrum glaciei和Pseudomonas stutzeri具有单独降解聚氨酯的能力。我们尝试利用不同的组合构建人工菌群进行聚氨酯的降解,发现当分别引入Cupriavidus sp.时,这两株单菌降解聚氨酯的能力更强,且这种人工菌群的降解效果优于自然菌群。其中,Cupriavidus sp.与Pseudomonas stutzeri构成的人工菌群对聚氨酯的降解效果最好,在培养48 h后,胞外酯酶、脲酶和蛋白酶的活性分别为1.17 U、0.59 U和185.75 U;培养72 h后,降解产物己二酸和1,4-丁二醇的积累量分别为919.46 mg/L和345.19 mg/L。本研究不仅从环境中筛选到能够高效降解聚酯型聚氨酯的自然菌群,还分离得到降解聚氨酯的单菌Paenochrobactrum glaciei和Pseudomonas stutzeri,其中,Paenochrobactrum glaciei为本菌属首次发现的具有聚氨酯降解能力的菌种。在此基础上,本研究构建了更高效的聚氨酯降解人工菌群。此外,本论文对聚氨酯降解产物和可能参与聚氨酯生物降解的胞外酶的分泌及活性进行了分析,为进一步探究聚氨酯生物降解的机制以及提高聚氨酯生物降解的效率奠定了基础。