用戶成果｜華南理工大學(xué)萬芝力/楊曉泉團(tuán)隊Food Hydrocolloids: pH響應(yīng)性大豆蛋白微凝膠的界面組裝與流變行為
背景知識
微凝膠作為多功能膠體構(gòu)建單元，因其可變形性、表面活性及環(huán)境響應(yīng)性，在食品乳液等多相體系中展現(xiàn)出巨大潛力。然而，基于蛋白質(zhì)凝聚體構(gòu)建的微凝膠，其界面行為（尤其是pH響應(yīng)性對其吸附動力學(xué)及結(jié)構(gòu)的影響）仍不明確。大豆分離蛋白（SPI）因其高生物相容性和功能特性，成為構(gòu)建植物基微凝膠的理想材料，但其在油水界面的動態(tài)吸附機(jī)制及力學(xué)性能亟待解析。近日，華南理工大學(xué)萬芝力/楊曉泉團(tuán)隊以“pH-responsive microgels constructed from soy protein coacervates: Structure and rheology at the oil-water interface”為題在《Food Hydrocolloids》上發(fā)表了相關(guān)研究進(jìn)展。
研究方法
研究團(tuán)隊通過熱致相變法將大豆蛋白自凝聚體轉(zhuǎn)化為微凝膠，并系統(tǒng)探究其pH響應(yīng)性對油水界面行為的影響。
QSense 耗散型石英晶體微天平(QCM-D)的核心作用：
1.吸附動力學(xué)定量：實時監(jiān)測微凝膠在疏水表面的吸附過程，揭示pH 3（溶脹態(tài)）與pH 7（非溶脹態(tài)）下吸附層厚度與質(zhì)量的差異（圖2b-d）。
2.界面層力學(xué)解析：結(jié)合Voigt模型擬合，發(fā)現(xiàn)溶脹態(tài)微凝膠吸附層含水率更高、彈性模量更低，驗證其形成柔性凝膠網(wǎng)絡(luò)（圖6c）。
3.電荷與尺寸效應(yīng)：QCM-D數(shù)據(jù)證實，非溶脹微凝膠因尺寸小、靜電屏障低，吸附速率更快，但溶脹態(tài)形成更厚界面層（圖2c）。
實驗結(jié)果與分析
1.pH響應(yīng)性機(jī)制：
中性條件（pH 7）下，SPI微凝膠保持非溶脹態(tài)（粒徑190 nm），界面吸附快；酸性（pH 3）或堿性（pH 10）條件下，靜電排斥增強(qiáng)致微凝膠溶脹（粒徑達(dá)342 nm），吸附速率減緩。
2.界面結(jié)構(gòu)差異：
溶脹態(tài)微凝膠快速形成松散界面網(wǎng)絡(luò)，而非溶脹態(tài)因尺寸小、電荷低，吸附后形成致密玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)。
3.力學(xué)性能對比：
QCM-D結(jié)合界面流變學(xué)顯示，溶脹態(tài)微凝膠界面層彈性模量低（柔性高），抗非線性形變能力強(qiáng)；非溶脹態(tài)界面層脆性高，易屈服。
結(jié)論與展望
本研究通過QCM-D等技術(shù)首次揭示：大豆蛋白微凝膠的pH響應(yīng)性顯著影響其界面吸附動力學(xué)、組裝結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能，溶脹態(tài)形成柔性網(wǎng)絡(luò)，非溶脹態(tài)構(gòu)建致密層。該成果為植物基高蛋白乳液設(shè)計提供了新思路，未來可拓展至功能性食品、藥物遞送等領(lǐng)域。
基金支持
國家自然科學(xué)基金（32172347）、廣東省自然科學(xué)基金杰出青年項目（2024B1515020081）、111引智計劃（B17018）。
原文鏈接
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111433
瑞典科技簡介
瑞典科技有限公司是一家專注于表界面分析、薄膜制備與表征和分子間相互作用領(lǐng)域的先進(jìn)科研儀器生產(chǎn)商，是該研究領(lǐng)域的開創(chuàng)者和領(lǐng)導(dǎo)者。應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋表界面、材料科學(xué)、生物科學(xué)、藥物開發(fā)與診斷等眾多研究領(lǐng)域。我們?yōu)橛脩籼峁└呖萍肌⒕珳?zhǔn)的科研設(shè)備，同時為用戶提供全面的技術(shù)和應(yīng)用支持，知識是我們最大的資源，也是我們所做一切的重要組成部分。我們的用戶遍及全球權(quán)威科研單位和頂級實驗室，是表界面科學(xué)領(lǐng)域的專家。通過為他們提供先進(jìn)的表界面表征與分析儀器，我們與客戶攜手共進(jìn)，旨在應(yīng)對簡化實驗室日常工作的挑戰(zhàn)。
24小時熱線：4008336968。
產(chǎn)品目錄：
QSense:
耗散型石英晶體微天平測量儀
追蹤分子運動，實時表/界面表征
KSV NIMA:
LB(Langmuir-Blodgett)膜分析儀
氣液/液液/氣固界面有序單/多層結(jié)構(gòu)組裝表征
布魯斯特角顯微鏡
無損實時監(jiān)測空氣/水界面處分子層的圖像
界面剪切流變儀
高靈敏度測量液體界面處的流變性能
浸漬鍍膜機(jī)
無振動，可程序控制的固體樣品浸漬方案
Attension:
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測接觸角/表面張力/表面自由能/臨界膠束濃度
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