世上万千水果，要说最有性格的，可能很多人会选择——榴莲。爱它的人，喜其甜腻口感，还有那独特风味，“不是臭，是香的太浓郁”；恨它的人，看一眼都觉得“令人作呕”，而且还长的很丑，算哪门子的“水果之王”？的确，榴莲的果肉还有不少人爱，但榴莲的壳，留给世间的除了一大堆难以处理的垃圾，就是各式各样的网络梗或者电影里的搞笑桥段。
有不少研究者的目光投向了榴莲壳的回收利用。比如，利用厚重且带刺的果壳制备活性炭 [1,2]。近日，南洋理工大学（NTU）Wei Ning Chen教授课题组在ACS Sustainable Chemistry & Engineering 杂志上发表论文，以榴莲壳为原料，制成了一种抗菌有机水凝胶，可作为抗菌伤口敷料应用于医疗用品。他们从榴莲壳中提取出高纯度纤维素，制备的纤维素抗菌有机水凝胶具有很好的活性，可用作伤口敷料，即使在极端温度环境下（例如−30 °C）也具有良好效果。
论文作者Wei Ning Chen教授（左）和博士生Cui Xi（右）。图片来源：NTU [3]
榴莲壳由31.6%的纤维素、15.5%的半纤维素和10.9%的木质素组成，高纤维素含量使其成为制造水凝胶的潜在原料。Chen教授团队先将榴莲果壳切成小块，研碎后冷冻干燥，然后球磨成粉末。随后，加入去离子水和果胶酶，打破细胞壁，提取细胞中的纤维素。然后，在环氧氯丙烷条件下交联，形成水凝胶。水凝胶再进行水-甘油溶剂交换，就能得到有机水凝胶。最后，通过添加天然酵母酚类（yeast phenolics），就可得到抗菌有机水凝胶，可用做伤口辅料。
榴莲壳纤维素有机水凝胶制备及抗菌应用。图片来源：ACS Sustain. Chem. Eng.
2019年，该课题组就在Scientific Reports 杂志上发表论文，以豆渣（okara）为原料，利用类似的提取方法制备了天然纤维素基水凝胶，并应用于可穿戴的运动传感器 [4]。而从榴莲壳中提取的纤维素纯度和产率分别为93%和19.4%，比豆渣更高，更适合商业化应用。
豆渣纤维素水凝胶制备及传感器应用。图片来源：Sci. Rep. [4]
榴莲壳水凝胶呈多孔结构，在室温下具有良好的柔韧性。由于一般水凝胶的高含水量特性，当温度降到零度以下时，水凝胶通常会冻结，变得易碎而失去柔性。将榴莲壳水凝胶在甘油中浸泡交换溶剂，得到的有机水凝胶不仅可以在−30 °C下同样保持良好的柔韧性，还可以有效防止水分蒸发，提高材料的拉伸性能。
榴莲壳有机水凝胶微观结构及其在室温和低温下变形性能。图片来源：ACS Sustain. Chem. Eng.
传统的水凝胶贴片在药店很常见，其抗菌性一般依赖添加的金属银或铜离子。而这种榴莲壳有机水凝胶中添加了具有抗菌活性的酵母酚类，表现出生物相容性和非细胞毒性，因此可以用于创口贴或绷带的敷料，防止伤口感染。研究者选用猪皮进行实验，切开真皮层后，将榴莲壳抗菌有机水凝胶覆盖在伤口上，并用纱布缠绕。所有样品在37 °C下保存3天，统计活菌总数。48小时后，只用湿纱布缠绕的对比组表面细菌总数比覆盖榴莲壳抗菌有机水凝胶的高约1000倍，证明了后者的良好抗菌效果，且抗菌效果可以保持2天。
榴莲壳有机水凝胶伤口辅料的抗菌效果实验。图片来源：ACS Sustain. Chem. Eng.
据报道，新加坡2017年进口和消费榴莲14300吨，其中榴莲壳的重量占到60%以上。“随着抗生素使用，超级细菌的威胁日益严重，人们需要多种替代方法来预防伤口感染。生物相容性强、可供人类长期使用的抗菌绷带尤其重要”，Chen教授说，“食品科学和技术研究在其他行业有许多跨学科应用，将垃圾变废为宝，成为对人类有价值的产品”。[5]
榴莲壳抗菌有机水凝胶。图片来源：NTU [3]
小希暗暗揣测，本文作者团队应该是榴莲爱好者吧，不知道为了做实验，他们“因公”吃了多少榴莲呢……
Food Waste Durian Rind-Derived Cellulose Organohydrogels: Toward Anti-Freezing and Antimicrobial Wound Dressing Xi Cui, Jaslyn Lee, Kuan Rei Ng, and Wei Ning Chen ACS Sustainable Chem. Eng., 2021, 9, 1304-1312, DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c07705
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