荷蘭與中國團隊成功將玉米轉化為類蜘蛛絲塑料，以提供可持續替代方案

一支荷蘭與中國的聯合團隊成功地將玉米轉化為塑料，這一過程受到蜘蛛絲的啟發。團隊認為，這種基於玉米蛋白的生物聚合物可能為化石燃料衍生塑料提供更可持續的替代方案。目前大多數塑料均來自石油和天然氣，這導致了多種環境問題，包括碳排放及其他污染物的釋放。塑料的使用也極為浪費，因為塑料廢物在自然環境中極難分解，最終會形成微塑料。因此，科學家們多年來一直在尋找可生物降解的“生物塑料”替代品，特別是植物來源的生物聚合物。

然而，這些“塑料”通常脆弱、易碎，或在防潮和防氧方面表現不佳，這使其無法有效替代食品包裝、纖維或耐用材料。團隊在 5 月 11 日於《自然通訊》上發表的論文中解釋道：“植物來源的生物聚合物可能成為化石燃料基聚合物的可持續替代品，但其材料性能差至今限制了它們的採用。”

團隊成功開發出可生物降解的玉米基塑料

為此，團隊決定考察一種名為玉米蛋白的 zein 作為潛在替代品。Zein 天然存在於玉米中，且是玉米加工及乙醇生產等過程的副產品。這種材料既可生物降解又可再生，但（如同其他植物來源的塑料）卻脆弱、易碎，且在工業上用途有限。為瞭解決這個問題，團隊再次從自然中獲得靈感，研究蜘蛛如何為其網製作絲。蜘蛛絲以其極強的韌性、靈活性、輕量以及可生物降解而聞名。如果能夠用 zein 重塑出類似的材料，則所生成的生物聚合物可能會打開取代塑料的有趣可能性。

蜘蛛在產生絲時會有趣地處理蛋白質，團隊設法盡可能接近地模仿這一過程。當蜘蛛生成絲時，其腹部的腺體會改變水分含量，控制酸度，排列蛋白質，並有效重組分子鍵合。這導致絲的內部結構非常強韌，使其成為地球上承受拉力最高的材料之一。團隊沒有像普通塑料那樣簡單地熔化或化學處理玉米蛋白，而是採用了受絲啟發的方法來重新組織蛋白質分子。這導致 zein 蛋白質更有效地排列和結合。正是這種排列使得新的生物聚合物如此強韌。

通過這種新聚合物，團隊生產了纖維、薄片及薄膜，並將其命名為“plantymer”。這種材料堅固且輕盈，能有效防水和防氧，並且關鍵的是可生物降解。根據團隊的説法，暴露於土壤中時，最多可有 80%的材料在一個月內分解。

新材料仍需進一步研究以確保實用性

儘管這一成果引人注目，但仍需注意的是，這仍然處於研究和開發階段。仍有許多未知數需要解決，才能使其挑戰傳統塑料。例如，能否在實驗室之外擴大生產？能否在不影響糧食生產的情況下產生足夠的 zein？“plantymer”的耐用性如何？它對熱和光的長期反應如何？在工業中是否具有任何實用性？無論如何，這種新材料無疑是朝著正確方向邁出的一步。團隊補充道：“我們已經展示了受到蜘蛛絲啟發的蛋白質材料處理能夠應用於如玉米的植物蛋白。

”您可以在《自然通訊》期刊中查看這項研究。