抗菌生物塑料新配方:乳清蛋白+甘油

2016-03-08 12:58:00

早在1889年,法国化学家约翰?海亚特发现,如果使用甲醛对酪蛋白(哺乳动物包括母牛、羊和人奶中的主要蛋白质)进行处理,就可以得到一种新物质。这种物质坚硬发光,与象牙和龟壳的特性相似,它就是塑料。随着20世纪用石油化学材料制作的塑料的兴起,并取得一统天下的地位,基于酪蛋白的塑料最终在上世纪70年代停产。

但是,当意识到大量的无法生物降解的石化塑料逐渐对人类构成威胁后,科学家一直在想办法,试图寻找一种可被生物降解的塑料替代品。美国俄亥俄州西储大学的戴维?西纳迪团队,就找到了一种可能的替代品,即用最初发明塑料的原料牛奶中的酪蛋白制作塑料。不论是刚性强度,还是可塑性,酪蛋白塑料完全可以和聚苯乙烯相匹敌,但它的最大优势是能被生物分解。初步试验的结果是,在类似垃圾场的环境下,酪蛋白塑料摆放18天之后,已经被分解的材料达到20%。

要使重新生产基于酪蛋白的塑料成为可能,科研人员首先必须解决酪蛋白塑料的易碎特性。戴维?西纳迪研究的解决办法就是使用一种名叫“钠蒙脱石”的硅酸盐制作骨架,再将酪蛋白塑料附着在骨架上。“钠蒙脱石”在被冷冻干燥之后,成为类似海绵状的气凝胶物质。气凝胶内空的结构十分易碎,只要在它的气孔内填充塑料,气凝胶将变得坚固结实。特别值得一提的是,硅酸盐骨架还能阻止塑料开裂。

除了生物降解,生物塑料还有其他功能。

美国佐治亚大学家庭和消费者科学最近的一项最新研究显示,当白蛋白与甘油等传统增塑剂混合时,显示出强大的抗菌性,利用蛋白质(如蛋白和乳清)制备的生物塑料具有显著的抗菌性能,可用于医疗方面,例如愈合敷料、缝线、导管和药物输送等,也可用于食品包装。也就是说,以蛋白质为基础的生物塑料具有显著的抗菌性能,研究者据此制备出乳清蛋白甘油混合生物塑料,有望在医疗及包装领域发挥巨大作用。

乳清蛋白甘油混合生物塑料可以减少用于制造塑料所需的石油用量,并且可完全降解。研究人员说,如果把它埋在土里,这些塑料将会在一到两个月消失。同时,乳清蛋白基生物塑料还有可能会降低这些通过药物或食物传递给人们的风险。该研究组将深入分析这种以蛋白为基础的生物塑料在生物医学和食品包装领域的应用潜力。

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