科技猎大规模取代塑料的希望：胡萝卜“摇身一变”，香蕉保质期延长7天
大规模取代塑料的希望：胡萝卜“摇身一变”，香蕉保质期延长7天
学术头条
· 刚刚
神秘的原纤化纤维素。
大规模取代塑料的希望：胡萝卜“摇身一变”，香蕉保质期延长7天
文 | 学术头条，作者 | 朱哼哼，编辑 | 王哈哈
受中式饮食的影响，一直以来，中国就是全球水果蔬菜产量和消费量最大国家，人均果蔬消费量位居世界第一。例如，早在 2001 年，中国人均每日果蔬消耗量就高达 1027 克，占每日总食物消耗比例 55%。
近年来，我国整体饮食结构并没有太大变化，果蔬依旧是日常食物消耗占比最多的种类。然而，随着这些年社会经济的发展和生活水平的提高，人们对水果的新鲜程度要求也越来越高。尤其是网购和外卖业务的普及，许多水果蔬菜为了保鲜都被包上了一层一层的薄膜，或使用塑料盒封装。
这些措施虽然保证了水果蔬菜的新鲜，但同时也产生了大量的塑料垃圾以及微塑料，不仅污染环境，也不利于我们的身体健康。
近日，为了减少塑料污染，来自瑞士联邦材料科学与技术实验室的 Gustav Nyström 教授与 Tanja Zimmermann 教授合作，带领研究团队利用胡萝卜渣以及蔬菜渣成功生产出了经济实惠的原纤化纤维素纳米纤维，并将其制备成了一种特殊的喷雾。在实验中，研究人员证实，这种喷雾可以在果蔬表面形成保护性纤维涂层，并将香蕉的保质期延长了 7 天。
对此，Gustav Nyström 教授表示，“这种生物保护涂层是由天然果蔬残渣中的纤维素转化而来，对人体完全无害，且非常容易清洗。因此，它可以帮助人们延长水果蔬菜的保质期减少食物的浪费。不过我们的最大的目标还是希望它能够取代塑料包装，减少环境污染。”
该研究以“Sustainable Cellulose Nanofiber Films from Carrot Pomace as Sprayable Coatings for Food Packaging Applications”为题，发表在最新一期的 ACS Sustainable Chemistry & Engineering 杂志上。
地球最丰富的生物聚合物—纤维素
100 多年前，被尊称为“塑料之父” 的 Leo Baekeland 发明了塑料。这个一度被称为 20 世纪最伟大发明的材料，曾给人类带来了极大的便利。
但 100 年后，人们却蓦然发现，这种坚固耐用的材料需要数百年才能降解，严重污染了地球环境，但人类却再也离不开这种材料了。
早在 2010 年，全球每年生产的塑料就高达 2.7 亿吨。而到了 2019 年，全球每年生产的塑料已经达到了 4 亿吨。预计到 2030 年，全球塑料生产量将达 7 亿吨。同时，目前全球塑料回收利用率不足 10%，这意味着，超过 90% 的塑料会被遗弃。
近年来，随着环境保护意识的提升，人们一直致力于寻找一种高性能的可再生材料来替代塑料，以迈向可持续发展的未来。作为地球上最丰富的可再生生物聚合物，纤维素是一种很有希望的候选者。
可以说，纤维素是地球上最丰富的生物聚合物，广泛存在于树木，农作物以及其他生物物质中。作为一中可再生材料，纤维不仅分布广泛可持续使用，其独特的多维结构以及多种功能十分契合人类的生产需求。
尤其是将纤维素进行分解后生成的原纤化纤维素，其尺寸可变可控，尤其是延伸至纳米级后，在机械、光学、热和流体学上都具有非常优秀的功能特性。例如，在机械性能上，纤维素的理论模量约为 100-200 Gpa，拉伸强度约为 4.9-7.5 GPa，比大多数金属、合金、聚合物以及陶瓷都要高。
因此，从产品包装、纺织及可再生消费品领域，越来越多的企业开始尝试生物塑料以及可持续材料。不同于传统塑料，原纤化纤维素制备而成的生物塑料可以轻松被土壤中的细菌和真菌降解。而其出色的机械强度、高耐热性和耐化学腐蚀性也表明其的确具有取代传统塑料的潜力。
不过，原纤化纤维素虽然具有良好的功能性，优异的生物可降解性，但是其生产成本较高，且可能对环境并不友好。这也导致了近来年虽然人们对可降解材料的呼声很高，但是实际应用依旧有限。
一种更经济实惠的选择
目前，全球领先的原纤化纤维素纳米纤维生产商普遍采用木浆作为原料，因为木头广泛存在，质量控制相对容易。
然而，在 Gustav Nyström 教授看来，用木浆生产原纤化纤维素纳米纤维并不明智。首先，木头在人类生活中的用途非常广泛，重复制备对环境并不友好；其次，木材价格昂贵，成本较高；最后，木头中的木质素含量较高，木质纤维结合紧密，分离提取困难。
因此，长期以来，Gustav Nyström 教授一直试图寻找新的原材料来生产原纤化纤维素纳米纤维。由于农业产物及食品废弃物中的木质纤维素结合紧密度非常低，木质素含量也非常低，用于生产原纤化纤维素纳米纤维成本也更低，是一种非常有潜力的原材料。
其中，胡萝卜更是一种简单易得的产物。据统计数据显示，2019 年，全球共生产了 4500 万吨胡萝卜，其中大部分胡萝卜被用于榨汁，而榨汁剩下的胡萝卜渣中含有 80% 的纤维素。
（来源：ACS Sustainable Chemistry & Engineering）
此前，已有初步研究表明，利用胡萝卜渣制造原纤化纤维素纳米纤维是可行的。同时，胡萝卜渣来源的原纤化纤维素纳米纤维与木头来源的原纤化纤维素纳米纤维品质没有差别。更重要地是，利用胡萝卜渣制备原纤化纤维素纳米纤维所需的能量远低于利用木头制备。
不过，胡萝卜渣在存储过程中容易变质，因此原材料的质量控制难以保证。为此，Gustav Nyström 教授分别从新鲜的胡萝卜渣以及放置 3 周的胡萝卜渣中分离出了原纤化纤维素纳米纤维，并将其制备成悬浮液用于食品包装和保鲜。
结果发现，用胡萝卜渣制备原纤化纤维素纳米纤维时，无论胡萝卜渣是否新鲜，均不会影响原纤化纤维素纳米纤维的性能。具体来说，研究人员发现，这两种原材料制备的原纤化纤维素纳米纤维悬浮液，均具备良好的保鲜能力，可以将香蕉的保质期延长 7 天。
图 | 香蕉的保质期对比（来源：Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology）
此外，Gustav Nyström 教授还发现，在利用胡萝卜渣制备原纤化纤维素纳米纤维时，使用漂白预处理可以成功去除胡萝卜渣中的额木质素和其他残留物，显著降低纤维化所需的能量，且不会影响原纤化纤维素纳米纤维的质量。
据悉，目前 Gustav Nyström 教授开发的原纤化纤维素纳米纤维技术正在和零售业巨头 Lidl Switzerland 以及另一家水果蔬菜供应商合作，测试并改进这种全新的原纤化纤维素纳米纤维保鲜涂层。
参考资料：
- https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.1c06345
- https://phys.org/news/2022-01-ecological-coating-bananas.html
348篇资讯
2.5万关注
学术头条
见证探索之途上的每一步重大突破
最近资讯
- 大规模取代塑料的希望：胡萝卜“摇身一变”，香蕉保质期延长7天
- 谷歌大神 Jeff Dean 领衔，万字展望五大AI趋势
- 深扒元宇宙：一个世纪前的科幻概念，为何今天大火？
本文观点仅代表作者本人，钛媒体平台仅对用户提供信息及决策参考，本文不构成投资建议。
想和千万钛媒体用户分享你的新奇观点和发现，点击这里投稿 。创业或融资寻求报道，点击这里。
敬原创，有钛度，得赞赏
511人赞赏钛媒体文章
-
马洋928 赞赏了
AI年度总结与展望：超大规模预训练模型爆发，自动驾...
约4天以前 -
钛小超16395556011 赞赏了
奈飞无奈：《华灯初上》难成《鱿鱼游戏》
约4天以前 -
钛粉25713 赞赏了
新能源汽车还有多少空间？
2021-12-29 22:06 -
钛粉91858 赞赏了
出海东南亚，阿里没得选
2021-12-27 15:07 -
钛粉91647 赞赏了
出海东南亚，阿里没得选
2021-12-27 15:05 -
钛粉91231 赞赏了
BAT为何分化在2018？
2021-12-27 14:50 -
钛粉63223 赞赏了
薇娅“落幕”，直播带货会“变味儿”吗？｜钛度热评
2021-12-24 21:27 -
赚赚 赞赏了
“抢红利”的《误杀2》，急于收割的万达和“陈思诚宇...
2021-12-22 17:07 -
赚赚 赞赏了
12月22日A股分析：创业板指涨0.55%，医药股...
2021-12-22 17:02 -
钛粉95326 赞赏了
美国又来捣乱了！中资收购韩国半导体巨头计划“流产”
2021-12-16 23:07 -
钛粉40847 赞赏了
美国又来捣乱了！中资收购韩国半导体巨头计划“流产”
2021-12-16 14:38 -
马洋928 赞赏了
快手史上最重要一战开场
2021-12-09 10:22 -
马洋928 赞赏了
快手史上最重要一战开场
2021-12-09 10:21 -
小小日月 赞赏了
投资人自白：被坑了1亿后，我再也不给影视项目投钱了
2021-12-09 10:13 -
发家致富16390107977 赞赏了
Zillow大牛市炒房巨亏，别把人祸甩锅人工智能
2021-12-09 08:46 -
小小日月 赞赏了
理想主义者自救指南
2021-12-08 17:41 -
小小日月 赞赏了
爱奇艺，病在九千人
2021-12-08 17:33 -
钛粉40736 赞赏了
家装互联网，困于“局域网”？
2021-12-04 18:24 -
小团子_TE7FCjF 赞赏了
我是博物馆文创IP授权专员，文史与创意桥梁的搭建者...
2021-11-30 06:34 -
钛粉57559 赞赏了
战斗浪潮和时代心事
2021-11-25 14:54 -
钛粉27830 赞赏了
网红书店近黄昏
2021-11-21 11:12 -
钛粉46586 赞赏了
元宇宙还没影，音乐巨头们为何纷纷下注？
2021-11-20 14:13 -
钛粉94275 赞赏了
煤炭暴涨下的山西煤老板：日进千万，已经富得没感觉了
2021-11-20 10:32 -
关东流匪 赞赏了
AlphaFold2爆火背后，人类为什么要死磕蛋白...
2021-11-19 11:55 -
钛粉33536 赞赏了
飞书切瓜
2021-11-18 20:59 -
钛粉64093 赞赏了
风光不再，背背佳1.77亿“卖身”，买家看中了什么...
2021-11-15 01:23 -
钛粉64502 赞赏了
风光不再，背背佳1.77亿“卖身”，买家看中了什么...
2021-11-15 01:03 -
钛粉64056 赞赏了
风光不再，背背佳1.77亿“卖身”，买家看中了什么...
2021-11-13 21:52 -
hVz19B 赞赏了
双十一被卖爆的国产网红化妆品“薇诺娜”，能否撑起9...
2021-11-12 13:15 -
钛粉77478 赞赏了
Shopify悄然登上北美电商第二把交椅，独立站是...
2021-11-12 12:59 -
赵何娟 赞赏了
基金投顾强监管来了：“大V”引流开户被叫停，各大平...
2021-11-08 20:39 -
钛粉90442 赞赏了
海底捞关店300家“求生”，餐饮业凛冬将至？
2021-11-08 15:40 -
钛粉65149 赞赏了
概念车百分百量产，丰田bZ4X凭什么？
2021-11-04 10:51 -
钛粉49197 赞赏了
剧本杀里的欲望缩影：交友、脱单与释放天性
2021-10-30 16:34 -
hNzMk0 赞赏了
海天味业官宣涨价，调味品行业迎来拐点
2021-10-21 17:15 -
钛粉70544 赞赏了
蔚小理，上飞书｜钛媒体深度
2021-10-16 14:18 -
先进团队先用飞书 赞赏了
飞书首席商业官林婵：数字化能推动企业组织的变革和升...
2021-10-16 14:16 -
钛粉33131 赞赏了
飞书首席商业官林婵：数字化能推动企业组织的变革和升...
2021-10-15 20:57 -
钛粉53759 赞赏了
【书评】《硅谷创业课》：硅谷顶级投资人的创投逻辑
2021-10-06 14:26 -
hSmXxU 赞赏了
娱乐圈打工人，在边缘进出无门
2021-09-28 16:14 -
大山之子 赞赏了
2021中国餐饮营销力白皮书：企业营销的六大变化、...
2021-09-24 11:54 -
钛粉66527 赞赏了
透视防弹少年团的成功秘籍，国内偶像团体能学到什么？
2021-09-19 16:02 -
钛粉45063 赞赏了
无声的陪伴，也是一门大生意
2021-09-18 09:19 -
大山之子 赞赏了
求变的名创优品，还能怎么变？
2021-09-17 11:28 -
钛粉40333 赞赏了
“声音经济”不赚钱？喜马拉雅2.6亿月活换回20亿...
2021-09-15 19:55 -
钛粉69801 赞赏了
为了不让你被骗，公安部的国家反诈中心App操碎了心
2021-09-12 13:43 -
蒙MYH 赞赏了
比亚迪不是中国特斯拉
2021-09-09 14:23 -
钛粉28351 赞赏了
迎接中国的“波普”时代
2021-09-06 16:58 -
钛粉54471 赞赏了
靠PDF Reader成名之后，这家工具垂类公司如...
2021-09-04 17:06 -
钛粉12200 赞赏了
交易所“三胎”面世，北交所带来哪些重大机遇？
2021-09-03 18:25 - 查看精彩文章，打开钛媒体客户端
挺钛度，加点码！
- ¥ 5
- ¥ 10
- ¥ 20
- ¥ 50
- ¥ 100
支付方式
支付
支付金额：¥6
赞赏金额：¥ 6
赞赏时间：2020.02.11 17:32
账户【未登录】提示！
个人中心将无法记录并同步您的赞赏记录，
是否进行登录
分享文章
Oh! no
您是否确认要删除该条评论吗？
猜你感兴趣
775家创业公司，没撑过2021年
宁德时代的敌人们
130万大学生的武汉，何以成为“销售之都”？
传叮咚买菜大裁员：员工称少了上万人、核心部门最高裁50%？
我做微商这几年：杀熟、套路和洗脑
全球首例！猪心脏移植人体手术取得初步成功，为治疗器官衰竭带来希望
分享文章