把果皮变“神器”！这种废物竟能检测农药、杀菌净水，还环保！
发布时间：2025-07-17 浏览次数：7 分享：
你是否想过，厨房中那些被随手丢弃的果皮、菜梗，在科学家的手中，居然能“长”出一种绿色高性能材料？近期发表于 Food Chemistry Advances 的一项研究，展示了这一令人惊叹的过程：研究人员利用腐烂的果蔬废弃物为微生物来源，成功制备出微生物纤维素（Microbial Cellulose, 简称MC），并证实其在抗菌、抗氧化和农药检测等方面表现出多重功能。这不仅是一项材料创新，更是对资源循环利用理念的有力诠释。
微生物纤维素是一种由细菌合成的高纯度纤维素，具有良好的生物相容性、可降解性及力学性能。与植物纤维素相比，MC结构更加均一、无杂质，制备过程无需强酸强碱处理，更加环保。在本研究中，科学家选取了自然腐败21天的水果（如石榴、猕猴桃、葡萄）和5天的蔬菜（如胡萝卜、土豆、生姜）废料作为微生物接种源，在经典的Hestrin-Schramm（HS）培养基和改良的柠檬酸（CA）培养基中进行静态发酵。结果发现，CA培养基+蔬菜废料微生物群组合下，MC的产量最高，达1.625 ± 0.051 g/L，显著优于其它组合，表明自然形成的复合微生物群可能具有更高的纤维素合成能力。
对MC的性能分析进一步验证了其材料潜力。红外光谱（FTIR）确认了MC中典型的羟基和糖苷键，X射线衍射（XRD）显示其结晶度为70.76%，较植物来源纤维素更具柔韧性与可修饰性。扫描电镜（SEM）图像呈现出高度多孔的三维纤维结构，利于水分保持和功能分子吸附；其持水能力（WHC）高达5.475%，热重分析（TGA）则显示其热稳定性良好，在200°C以上仍保持结构稳定。总的来看，这种由果蔬废料制得的MC，具备多项优良材料特性，为后续应用提供了坚实基础。
在生物功能性方面，这种MC表现出出色的抗菌活性。研究使用了琼脂扩散法，对常见病原菌进行测试，结果发现对大肠杆菌的抑菌区最大，面积达4.08 ± 0.193 cm²，对金黄色葡萄球菌和芽孢杆菌也有明显抑制作用。研究者推测，其抗菌效应可能来自以下三方面：一是纤维素中残留的活性代谢物；二是MC的物理屏障作用；三是制备过程中NaOH处理带来的微碱性环境。除了抗菌之外，MC还显示出抗氧化能力。通过循环伏安法（CV）分析，MC在0.96 V 和 1.1 V处出现显著氧化峰，说明其在电化学反应中可释放电子，具有一定自由基清除能力，这在水处理与生物医用材料中具有实际意义。
值得关注的是，本研究还首次将微生物纤维素应用于农药残留检测。研究者以含有拟除虫菊酯类成分（imiprothrin与cypermethrin）的水样为模型污染物，通过将MC涂覆于玻碳电极，构建电化学传感器，并用CV技术进行检测。结果在0.5 V与0.8 V处出现明显电流响应，证明了MC对痕量农药有良好的电化学识别能力。与传统色谱质谱等检测方法相比，这种传感方式成本更低、操作更简便，具有较好的现场应用潜力。
总结：从“果皮菜叶”到“功能材料”，这项研究不仅实现了微生物纤维素的绿色制备，更拓展了其在抗菌、抗氧化、污染物检测等多领域的应用边界。MC作为一种可再生、可降解、生物活性良好的材料，未来可望在食品包装、医用敷料、水体净化及环境监测等方面得到广泛应用。而本研究所采用的“厨余废物+自然微生物群”这一策略，也为废弃资源的再利用提供了新范式，为可持续发展型材料技术打开了新的大门。
参考文献：Santhosh, I., Singh, S., Holla, S. R., & Selvaraj, S. (2025). Pyrethroid pesticide detection and bioactivity evaluation of microbial cellulose derived from food waste. Food Chemistry Advances, 8, 101031. https://doi.org/10.1016/j.focha.2025.101031
来源：微生物安全与健康网，作者~郭宜灵。
