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科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

使用昆蟲(chóng)作為化學(xué)物質(zhì)的來(lái)源來(lái)制造可生物降解的塑料，要比你想象的更接近現(xiàn)實(shí)。在近日召開(kāi)的美國(guó)化學(xué)會(huì)（ACS）秋季會(huì)議上，美國(guó)得克薩斯農(nóng)工大學(xué)研究人員展示了一項(xiàng)研究結(jié)果，涉及包括昆蟲(chóng)衍生化學(xué)物質(zhì)的分離和純化以及將其轉(zhuǎn)化為功能性生物塑料。

20年來(lái)，人們一直在開(kāi)發(fā)方法，將天然產(chǎn)品（例如從甘蔗或樹(shù)木中提取的葡萄糖）轉(zhuǎn)化為可降解、可消化的聚合物，這些聚合物不會(huì)在環(huán)境中持久存在，但這些天然產(chǎn)品是從也用于食品、燃料、建筑和運(yùn)輸?shù)馁Y源中收獲的。

研究人員此次將目標(biāo)定在黑水虻身上。這些蒼蠅的幼蟲(chóng)含有許多蛋白質(zhì)和其他營(yíng)養(yǎng)化合物，然而，成蟲(chóng)在繁殖期結(jié)束后壽命很短，很快就被丟棄。研究人員此次將這些成年蒼蠅尸體作為新起始材料。

這些已死蒼蠅的主要成分是甲殼素。這種無(wú)毒、可生物降解的糖基聚合物，可增強(qiáng)昆蟲(chóng)和甲殼類(lèi)動(dòng)物的外殼或外骨骼。團(tuán)隊(duì)使用乙醇沖洗、酸性脫礦質(zhì)、堿性脫蛋白和漂白劑脫色，從昆蟲(chóng)尸體中提取和純化甲殼質(zhì)。蒼蠅來(lái)源的甲殼素粉更純凈，因?yàn)樗鼪](méi)有傳統(tǒng)產(chǎn)品的淡黃色和塊狀質(zhì)地。

與此同時(shí)，研究人員從蒼蠅幼蟲(chóng)中分離出幾丁質(zhì)或蛋白質(zhì)，然后將純化的蒼蠅幾丁質(zhì)轉(zhuǎn)化為一種類(lèi)似的聚合物——?dú)ぞ厶?。殼聚糖可轉(zhuǎn)化為有用的生物塑料，例如超吸水性水凝膠。

研究人員據(jù)此研制出的水凝膠，可在一分鐘內(nèi)吸收自重47倍的水。這種產(chǎn)品有可能用于農(nóng)田土壤，以捕獲洪水，隨后在干旱期間緩慢釋放水分。由于水凝膠是可生物降解的，因此它也可逐漸釋放其分子成分作為農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

研究團(tuán)隊(duì)正在啟動(dòng)一個(gè)項(xiàng)目，將甲殼素分解成單體葡萄糖胺。這些小糖分子將用于制造生物塑料，例如傳統(tǒng)上由石化產(chǎn)品制成的聚碳酸酯或聚氨酯。黑水虻還含有許多其他有用的化合物，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將其用作起始材料，包括蛋白質(zhì)、DNA、脂肪酸、脂質(zhì)和維生素。

由這些化學(xué)構(gòu)件制成的產(chǎn)品在被丟棄時(shí)會(huì)降解，不會(huì)加劇當(dāng)前的塑料污染問(wèn)題。研究人員的愿景是，希望昆蟲(chóng)還能將廢塑料作為食物來(lái)源，然后再次收獲它們并收集它們的成分來(lái)制造新塑料。這樣一來(lái)，昆蟲(chóng)不僅是塑料的來(lái)源，而且它們還會(huì)吃掉廢棄的塑料。