杜仲（Eucommia ulmoides Oliver）是一种我国特有的单科单属单种孑遗植物和传统中药材。杜仲不仅含有药理价值的活性成分，而且含有一种具有橡塑二重性的特殊天然高分子杜仲橡胶（反式-聚异戊二烯，简称杜仲胶）。随着全球工业对橡胶材料需求的日益增长，三叶橡胶（顺式-聚异戊二烯）资源呈现不足与病虫害减产的潜在危机，作为世界第二大天然橡胶资源—杜仲胶（天然橡胶的同分异构体）将成为未来橡胶材料的发展方向之一。我国拥有非常丰富的杜仲资源，被认为是最具发展优势的天然橡胶替代资源，将杜仲胶转化为新型高值化材料发展潜力巨大，同时也为我国橡胶战略的布局与发展提供支撑。

  近日，西北农林科技大学生命科学学院董娟娥教授团队在国际著名期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》上发表杜仲胶封面综述文章（图1），并且美国化学会（ACS）配文“Du Zhong”介绍了杜仲及杜仲胶，有助于全球对杜仲和杜仲胶的了解，这也是杜仲首次登上国际著名期刊封面，对于在世界上确立杜仲橡胶作为天然橡胶资源的地位具有重要意义。

图1 杜仲胶封面综述

  在该论文中作者首先介绍了杜仲胶在杜仲不同组织中的分布特点，继而对杜仲胶的生物合成、提取分离、结构特征、理化性质及改性等方面系统性的综述了目前杜仲胶的研究状况。杜仲胶广泛的存在于杜仲的种皮、果实、叶、树皮、根等组织，其中种皮中含量最高，可达12%-18%，主要分布在种皮的薄壁细胞中，一般采用有机溶剂（如甲苯、丙酮）提取纯化，甲羟戊酸（MVP）途径是生物合成杜仲胶前驱物异戊二磷酸的主要途径。

  杜仲胶为典型的直链型高分子，容易发生交联。我国著名的杜仲胶专家严瑞芳教授根据杜仲胶交联程度的不同将杜仲胶材料分为：热塑型（零交联度）、热弹型（低交联度）和橡胶型（临界交联度）（图2），这为杜仲胶材料发展奠定了理论基础。

图2 杜仲胶材料的三种类型

  结晶是杜仲胶的另一个重要特性，由于分子链的高度线性，室温下分子内或分子间容易形成氢键而发生结晶，分为α和β两种结晶型。张继川副研究员提出杜仲胶三相结晶模型（图3），认为杜仲胶具有结晶区、介晶区和无定形区，分别占杜仲胶的39.8%，27.6%和32.6%，当温度由25℃上升至80℃时，结晶区和介晶区逐渐减小并向无定形区转变，当温度高于80℃时，杜仲胶表现为无定形态。

图3 杜仲胶三相结晶模型

  随后作者重点综述了近年来杜仲胶生物可降解薄膜、形变记忆性材料、根管治疗充填材料、抗腐蚀涂层材料、阻尼隔音材料、自愈合弹性材料、绿色新型轮胎、界面附着材料等研究进展，表明杜仲胶在工程、环境、农业和生物医学等领域具有广阔的应用前景（图4）。全文最后，作者对杜仲胶及其材料领域存在的挑战和未来发展方向提出了重要参考意见。该综述为杜仲胶新型材料的发展提供了理论与技术总结，对进一步提升和推动杜仲胶产业化应用具有重要作用。

图4 杜仲胶新型材料应用领域

  相关论文以“Natural polymer Eucommia ulmoides rubber: A novel material”为题近期发表在Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2021, 69(13), 3797-3821，论文第一作者为硕士生魏兴能，通讯作者为彭湃副教授与董娟娥教授，本论文同时得到北京林业大学彭锋教授的指导。

  论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c07560