想像一下，利用昆蟲提取化學物質來製造可生物降解的塑料，然後再由這些昆蟲進行分解。這個想法並不像聽起來那麼牽強。科學家們最近討論了他們的研究進展，包括提取和提煉這些來自昆蟲的化學物質，以及將它們轉化為有效的生物塑料。

研究人員在美國化學學會（ACS）秋季會議上展示了他們的研究成果。美國化學學會2023年秋季會議是一個混合會議，將於8月13-17日以虛擬和現場方式舉行，大約有12000個關於各種科學主題的報告。

“20 年來，我的研究小組一直在開發將天然產品（例如從甘蔗或樹木中獲取的葡萄糖）轉化為可降解、可消化且不會在環境中持久存在的聚合物的方法，”該項目的首席研究員Karen Wooley 博士說。”但是，這些天然產品是從同時用於食品、燃料、建築和運輸的資源中提取的。”

於是，Wooley 開始尋找沒有這些競爭性用途的替代資源。她的同事杰弗裡-湯姆柏林（Jeffery Tomberlin）博士建議她可以使用養殖黑兵蠅留下的廢品，這是他一直在幫助發展的一個不斷擴大的產業。

這種蒼蠅的幼蟲含有多種蛋白質和其他營養成分，因此越來越多的人開始飼養這種未成熟的昆蟲，作為動物飼料和消耗廢物。然而，成蟲在繁殖期結束後壽命很短，隨後就會被丟棄。在湯姆柏林的建議下，這些成蟲的屍體成了伍利團隊新的起始材料。德克薩斯農工大學伍利實驗室的研究生卡西迪-蒂貝茨（Cassidy Tibbetts）說：”我們正在把一些垃圾變成有用的東西。”

當蒂貝茨檢查死蒼蠅時，她確定甲殼素是其中的主要成分。這種無毒、可生物降解的糖基聚合物可以強化昆蟲和甲殼類動物的外殼或外骨骼。製造商已經從蝦殼和蟹殼中提取甲殼素用於各種用途，Tibbetts 一直在使用乙醇漂洗、酸性脫鹽、鹼性脫蛋白和漂白脫色等類似技術，從昆蟲屍體中提取和提純甲殼素。她說，她從蒼蠅身上獲取的甲殼素粉可能更純淨，因為它沒有傳統產品的淡黃色和結塊質地。她還指出，從蒼蠅身上獲取甲殼素可以避免對某些海鮮過敏的擔憂。其他一些研究人員從蒼蠅幼蟲中分離出幾丁質或蛋白質，但Wooley 說，據她所知，她的團隊是第一個使用廢棄成蠅中的幾丁質的團隊。

在蒂貝茨繼續改進提取技術的同時，伍利實驗室的另一名研究生郭宏明一直在將純化的蒼蠅甲殼素轉化為一種類似的聚合物，即殼聚醣。他的方法是剝離甲殼素的乙酰基。這就暴露出了具有化學反應活性的氨基，這些氨基可以被官能化，然後交聯。這些步驟將殼聚醣轉化為有用的生物塑料，如超吸水性水凝膠，這是一種能吸水的三維聚合物網絡。這種水凝膠能在一分鐘內吸收47 倍於其重量的水。Wooley 說，這種產品有可能用於農田土壤，以吸收洪水，然後在隨後的干旱期間緩慢釋放水分。她解釋說：”在得克薩斯州，我們經常不是遭遇洪水就是遭遇乾旱，所以我一直在想如何製造一種超吸水性水凝膠來解決這個問題。她說，由於這種水凝膠是可生物降解的，它應該會逐漸釋放出其分子成分，作為農作物的養分。”

今年夏天，研究小組將啟動一個項目，將甲殼素分解成單體葡糖胺。然後，這些小糖分子將被用來製造生物塑料，如聚碳酸酯或聚氨酯，這些塑料傳統上是用石油化工產品製造的。黑兵蠅還含有許多其他有用的化合物，該研究小組計劃將其用作起始材料，包括蛋白質、DNA、脂肪酸、脂類和維生素。

用這些化學構件製成的產品在丟棄時可以降解或消化，因此不會造成目前的塑料污染問題。Wooley 對這一過程的願景是使其符合可持續發展的循環經濟理念。她說：”最終，我們希望昆蟲以廢塑料為食物來源，然後我們再收穫它們，收集它們的成分來製造新的塑料。因此，昆蟲不僅是塑料的來源，而且還會食用廢棄塑料”。