细菌纤维素可被用于制造新型可食用包装材料

细菌纤维素可被用于制造新型可食用包装材料塑料可能需要50到200年才能分解，具体取决于塑料的原料。几十年来，石油基塑料在包装中的使用导致了严重的污染，从而推动了开发更环保和可持续的包装材料。生物衍生聚合物提供了一种“绿色化”一次性包装的方法。其中一种细菌纤维素（BC）引起了研究人员的特别兴趣。BC是由细菌合成的超细纤维素纳米纤维网络，具有比植物纤维素更高的保水能力、更高的拉伸强度、质地明显柔软、纤维含量高等性能。现在，香港中文大学的研究人员利用BC创造了一种新型复合一次性包装材料，该材料不仅环保，而且还可以食用。该研究的通讯作者ToNgai表示：“人们对BC进行了广泛的研究，包括其在智能包装、智能薄膜以及通过混合、涂层和其他技术创建的功能化材料中的应用。”“这些研究证明了BC作为一次性塑料包装材料替代品的潜力，使其成为我们研究的合理起点。”作为该材料的基础，研究人员使用了Komagataeibacterxylinus细菌分泌的纤维素，该细菌是一种知名的可持续、无毒BC生产者。与植物纤维素不同，纤维素是通过发酵过程生产的，这意味着不需要砍伐树木或农作物，也不会破坏栖息地。顺便说一句，Komagataeibacter细菌经常被发酵来制作传统的茶饮料康普茶（红茶菌）。然后，研究人员将从大豆中分离出的大豆蛋白嵌入到纤维素结构中，并用海藻酸钙制成的耐油复合材料对其进行涂覆，总而言之，这是一个相对简单的过程。“它不需要化学反应等特定的反应条件，而是需要简单实用的混合和涂覆方法，”Ngai说。经过测试，他们发现这种新型材料透明、耐油、对人体细胞无毒，并在一到两个月内完全生物降解。他们发现，与低密度聚乙烯塑料相比，该材料作为一次性袋子来存放零食、糖果、街头食品、面包或类似食品的性能相当。用这种材料制成的吸管的强度足以刺穿市售珍珠奶茶的塑料膜，并且在水中浸泡24小时后仍能保持其完整性。Ngai表示：“这种方法为应对开发可持续和环保包装的挑战提供了一个有前景的解决方案，可以大规模替代一次性塑料。”最重要的是，该材料的成分意味着人类和动物可以安全食用。海龟和其他海洋动物可以安全食用，不会对海洋造成水生毒性。研究人员计划继续研究他们的新型包装材料，增强其多功能性并解决使用BC的缺点之一，即其热塑性或在高温下成型并在冷却时固化的能力。“细菌纤维素的主要挑战之一是它们不是热塑性的，这限制了它们在某些应用中的使用潜力，”Ngai说。“通过解决这个问题，我们希望使细菌纤维素薄膜比传统塑料更具竞争力，同时保持其生态友好性。这项研究提醒我们，天然原材料已经具备必要的特性，可以超越塑料包装的功能。”该研究发表在《化学工业协会》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368219.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368219.htm

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物科学家们设计出了一种利用纤维素生产可回收且稳定的聚合物的方法，为传统塑料提供了一种可持续的替代品。这一研究成果为生产环保材料提供了新的可能性。上图为本研究开发的新型可回收聚合物制成的透明薄膜。资料来源：FengLi他们开发出了一种方便、多用途的方法，利用从植物纤维素中提取的化学物质制造各种聚合物；最重要的是，这些聚合物可以完全回收利用。该方法发表在《ACSMacroLetters》杂志上。纤维素是植物生物质中最丰富的成分之一，是所有植物细胞周围坚韧细胞壁的关键部分。纤维素很容易从稻草和锯末等植物废料中获取，因此，将纤维素用作聚合物生产的原料不会减少用于粮食生产的农业用地。纤维素是一种长链多糖聚合物，即由多个糖基（特别是葡萄糖）通过化学键连接而成。为了制造新型聚合物，北海道研究小组使用了两种市售的小分子，即由纤维素制成的左旋葡糖烯酮（LGO）和二氢左旋葡糖烯酮（Cyrene）。他们开发了新颖的化学工艺，将LGO和Cyrene转化为各种非天然多糖聚合物。通过改变聚合物的精确化学结构，可以生成不同的材料，用于各种可能的应用。"我们面临的最大挑战是控制将较小单体分子连接在一起的聚合反应，以及获得对普通应用足够稳定的多糖材料，同时还能在特定化学条件下被分解和回收。"左起研究小组的佐藤俊文、水上雄太、李锋和矶野拓也。图片来源：李锋李补充说，研究过程中最大的惊喜是他们制作的聚合物薄膜具有很高的透明度，这对于这些聚合物似乎最适合的专业应用来说可能至关重要。另一位通讯作者ToshifumiSatoh教授补充说：由于这些材料相当坚硬，可能难以用作塑料袋等柔性塑料材料，因此我认为它们更适合用作光学、电子和生物医学应用领域的高性能材料。世界各地的其他研究小组也在探索用植物制造塑料替代聚合物的潜力，其中一些"生物塑料"已经可以在市场上买到，但佐藤的研究小组为这一快速发展的领域增添了一个重要的新机会。研究小组现在计划探索更多的可能性，但可行的结构变化非常多，因此他们希望与计算化学、人工智能和自动合成方面的专家联手探索这些选择。"我们希望这项工作能开发出多种有用的非天然多糖聚合物，使其成为从生物质到高效回收的可持续合成闭环的一部分。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424673.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424673.htm

瑞典研究人员带来新的纤维素基材 可以轻松净化受污染的水

瑞典研究人员带来新的纤维素基材可以轻松净化受污染的水获得清洁的水对我们的健康和福祉至关重要，然而，这对许多人来说仍然是一个挑战。世界卫生组织（WHO）报告说，目前有超过20亿人生活在没有适当获得清洁水的环境中。这一全球挑战是查尔姆斯理工大学的一个研究小组的核心，该小组已经开发出一种方法，可以轻松去除水中的污染物。由有机化学副教授GunnarWestman领导的该小组专注于纤维素和木质产品的新用途，是瓦伦堡木材科学中心的一部分。研究人员已经建立了关于纤维素纳米晶体的坚实知识--这就是水净化的关键所在。这些微小的纳米颗粒具有出色的吸附能力，研究人员现在已经找到了利用这种能力的方法。"我们对这些纤维素纳米晶体采取了一种独特的整体方法，研究了它们的特性和潜在应用。"GunnarWestman说："一种生物基材料被创造出来，具有优良净化性能的纤维素粉末形式，我们可以根据要去除的污染物类型进行调整和修改。"吸收和分解毒素在最近发表在科学杂志《工业与工程化学研究》上的一项研究中，研究人员展示了如何使用该小组开发的方法和材料将有毒染料从废水中过滤出来。这项研究是与印度斋浦尔马拉维亚国家技术学院合作进行的，在那里，纺织业废水中的染料污染物是一个普遍的问题。GunnarWestman，瑞典查尔姆斯理工大学化学和化学工程系的副教授。资料来源：查尔姆斯理工大学这种处理方法既不需要压力，也不需要热量，并利用阳光来催化这一过程。GunnarWestman将这种方法比作将覆盆子汁倒入装有米粒的玻璃杯中，米粒吸收了汁液，使水重新变得透明。"想象一下，一个简单的净化系统，就像一个连接到污水管的便携式盒子。当被污染的水通过纤维素粉末过滤器时，污染物被吸收，进入处理系统的阳光使它们快速有效地分解。这是一个成本效益高、设置和使用简单的系统，我们看到它在目前水处理效果差或不存在的国家可能会有很大的好处。"该方法将在印度进行测试印度是亚洲拥有大量纺织品生产的发展中国家之一，每年有大量的染料被释放到湖泊、河流和溪流中。这对人类和环境造成了严重的后果。水污染物含有染料和重金属，直接接触会造成皮肤损伤，进入食物链后会增加癌症和器官损伤的风险。此外，自然界也受到多种影响，包括光合作用和植物生长受到损害。在印度进行实地研究是下一步的重要工作，查尔姆斯大学的研究人员现在正在支持他们的印度同事，努力让该国的一些小规模工业在现实中测试这种方法。到目前为止，用工业用水进行的实验室测试表明，用这种新方法可以去除80%以上的染料污染物，GunnarWestman看到了进一步提高净化程度的良好机会。"从排放完全未经处理的水到去除80%的污染物是一个巨大的进步，这意味着对自然的破坏和对人类的伤害大大减少。此外，通过优化pH值和处理时间，我们看到了进一步改进工艺的机会，这样我们就可以同时生产灌溉水和饮用水。如果我们能够帮助这些行业获得一个有效的水处理系统，使周围地区的人们能够使用这些水而不危及他们的健康，那将是非常美妙的。"还可用于对付其他类型的污染物GunnarWestman还看到了利用纤维素纳米晶体处理染料以外的其他水污染物的巨大机会。在之前的一项研究中，该研究小组已经表明，有毒的六价铬的污染物，在采矿、皮革和金属工业的废水中很常见，可以用类似的纤维素基材料成功去除。该小组还在探索该研究领域如何促进抗生素残留物的净化。他说："用这种材料找到良好的水净化机会的潜力很大，除了我们在查尔姆斯建立的基础知识外，成功的一个重要关键是瓦伦堡木材科学中心的集体专业知识。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351383.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1351383.htm

科学家发现生产纤维素的细菌可以在类似火星的环境中生存

科学家发现生产纤维素的细菌可以在类似火星的环境中生存包括哥廷根大学科学家在内的一个国际研究小组研究了在类似火星的环境中红茶菌培养物生存的可能性。红茶菌是一种流行的饮料，它是通过使用红茶菌培养物（一种细菌和酵母的共生培养物）发酵糖化茶而制成。令人惊讶的是，尽管模拟的火星大气破坏了红茶菌培养物的微生物生态，但一种产生纤维素的细菌物种仍然存在。该研究结果发表在《微生物学前沿》（FrontiersinMicrobiology）杂志上。2014年，在欧空局的帮助下，从事"生物和火星实验"（BIOMEX）项目的研究人员将红茶菌培养物发射到国际空间站（ISS）。该项目目的是为了更好地了解纤维素作为生物标志物的弹性，红茶菌的基因组结构，以及它的地外生存行为。这些样品在地球上被重新激活，并在国际空间站外的模拟火星条件下培养了一年半之后，又进行了两年半的培养。哥廷根大学兽医研究所所长BertramBrenig教授与来自巴西米纳斯吉拉斯州立大学的研究人员一起工作，负责对重新激活的培养物和单个红茶菌培养物的元基因组进行测序和生物信息分析。“根据我们的元基因组分析，我们发现模拟的火星环境极大地破坏了红茶菌培养物的微生物生态。然而，我们惊讶地发现，Komagataeibacter属的纤维素生产细菌幸存下来。”这些结果表明，细菌产生的纤维素可能是它们在地外条件下生存的原因。这也提供了第一个证据，表明细菌纤维素可能是地外生命的生物标记，而纤维素基的膜或薄膜可能是保护生命和在地外定居点生产消费品的良好生物材料。这些实验的另一个有趣的方面可能是开发新的药物输送系统，例如，开发适合在太空使用的药物。另一个重点是调查抗生素抗性的变化：研究小组能够表明，抗生素和金属抗性基因的总数--意味着尽管环境中存在抗生素或金属，这些微生物仍可能存活--在暴露的培养物中得到了丰富。科学家们说：“这一结果表明，未来应特别关注太空医学中与抗生素抗性有关的困难。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302647.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302647.htm

创新型木质纤维素生物精炼厂：酵母生产增值化学品的新领域

创新型木质纤维素生物精炼厂：酵母生产增值化学品的新领域通过在木质纤维素生物炼制中对Ogataeapolymorpha中的葡萄糖和木糖进行工程化联合利用，可高效生产脂肪酸和3-羟基丙酸。资料来源：DICP然而，由于木糖同化能力有限以及葡萄糖的抑制作用，在微生物中共同利用木糖和葡萄糖具有挑战性。最近，中国科学院大连化学物理研究所周永进研究员领导的研究小组提出了一种木质纤维素生物炼制微生物平台。该平台通过重新连接多藻类（Ogataea(Hansenula)polymorpha）的细胞代谢，增强了前体乙酰-CoA和辅助因子NADPH的供应，从而可以高效合成乙酰-CoA衍生物，如脂肪酸（FFA）和3-羟基丙酸（3-HP）。这项研究将于今天（8月24日）发表在《自然-化学生物学》上。研究人员成功地实现了同时利用葡萄糖和木糖。为此，他们引入了一个己糖转运体突变体和木糖异构酶，并过量表达原生木糖激酶，以加强木糖的分解和输入。该工程菌株在实验室中从真正的木质纤维素水解物中产生了7.0克/升的FFA，在生物反应器中从模拟木质纤维素中产生了38.2克/升的FFA。此外，通过新陈代谢转化策略，这个表现卓越的细胞工厂被扩大用于生产3-羟基酚，从模拟木质纤维素中获得了79.6克/升的最高3-羟基酚滴度。周教授说："我们的工作在不影响原生葡萄糖代谢的情况下实现了木糖和葡萄糖的共同利用，证明了O.polymorpha作为细胞工厂利用木质纤维素生产多功能增值化学品的潜力。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379295.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379295.htm

研究人员将废弃纸板转化为可持续纤维素气凝胶泡沫塑料

研究人员将废弃纸板转化为可持续纤维素气凝胶泡沫塑料这种用明胶增强的纸板泡沫可使包装材料更具可持续性。资料来源：JinshengGou《ACS可持续化学与工程》杂志上的研究人员没有丢弃这些纸箱，而是利用纸板废料开发了一种缓冲泡沫。与传统的塑料泡沫缓冲材料相比，他们的再生材料更坚固、更绝缘。在家中堆积的各种垃圾中，废纸是最常见的一种。从报纸和垃圾邮件到纸板信封和纸箱，所有这些都会堆积起来，尤其是在网络购物大行其道的今天。研究人员有兴趣将这些容器和废纸变成其他有用的东西--坚固而轻便的邮寄材料。目前，为了让电子产品和玩具紧紧地依偎在盒子里，通常会使用泡沫塑料等模塑缓冲材料。轻质的纤维素气凝胶是一种可持续的替代品，但目前从废纸中生产纤维素气凝胶的方法需要几个化学预处理步骤。因此，苟金生和同事们希望找到一种更简单的方法，来制造一种以废纸为基础的泡沫材料，这种材料可以承受最恶劣的运输环境。为了制造泡沫，研究小组用搅拌机将纸板碎屑打成纸浆，然后与明胶或聚醋酸乙烯（PVA）胶水混合。将混合物倒入模具中，冷藏，然后冻干，形成缓冲泡沫。这两种纸质泡沫都具有良好的隔热性能和强大的能量吸收能力，甚至优于某些塑料泡沫。研究小组随后将纸浆、明胶、PVA胶水和一种硅基液体结合在一起，制成了一种重型废纸泡沫。这一版本的纸板泡沫可以承受锤子的击打而不散落，这一结果表明这种泡沫可以用于力量密集型的运输，例如无降落伞空投。研究人员说，他们的工作提供了一种简单而有效的方法，可以将纸板循环利用，制造出更环保的包装材料。参考文献：张斌、陶文轩、任子明、岳世琦和苟金生：《具有超高能量吸收、优异隔热性能和出色缓冲性能的可生物降解废纸基泡沫》，2023年11月28日，《ACS可持续化学与工程》。DOI:10.1021/acssuschemeng.3c06230编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404939.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404939.htm