利用压榨热水提取残渣与Ulva spp.绿藻的双重纤维复合膜制备：流延与熔融复合技术的比较研究

本研究创新性地通过非热诱导方式构建虎坚果蛋白纤维（TNPF）与羧化纤维素纳米纤维（CNF）复合凝胶体系，系统解析了pH（2-7）和组分比例（1:3-2:1）对凝胶性能的调控机制。研究发现pH 4.75、1:1比例下通过静电作用主导的多力协同形成多孔稳定网络，持水性达97.35±1.09%，为植物基功能凝胶设计提供新策略。

　　

Highlight

本研究首次在非加热条件下成功构建虎坚果蛋白纤维（TNPF）与羧化纤维素纳米纤维（CNF）复合凝胶，系统阐明pH值与组分比例对凝胶行为的调控机制。通过多尺度表征技术揭示静电相互作用主导的多元分子力协同机制，为植物基功能材料开发提供新见解。

Section snippets

Materials

虎坚果粕购自唐山坤源三河农业科技有限公司（河北，中国）。CNF（CAS: 9004-34-6）酸解常数（pK_a）为4.18，购自Cellubio科技有限公司（桂林，中国）。异硫氰酸荧光素（FITC）（CAS: 27072-45-3）购自阿拉丁生化科技有限公司（上海，中国）。Calcofluor White Stain（CWS）（R24607）购自源叶生物科技有限公司（上海，中国）。

Preparation of TNPF

TNPF制备采用酸热诱导自组装法。将虎坚果蛋白分散于pH 2.0盐酸溶液中（2% w/v），于90°C加热10小时后透析冻干，获得纤维化蛋白。

Phase behavior and zeta potential of TNPF–CNF gel

图1A展示不同pH条件和TNPF-CNF比例下形成的凝胶相行为。结果表明pH对凝胶化具有显著影响，这归因于CNF和TNPF电荷状态的变化。研究表明当pH低于pK_a时，CNF表面羧基质子化导致电荷中和与静电排斥减弱（Liu et al., 2025），从而促进凝胶网络形成。

Conclusions

本研究成功证明TNPF与CNF在非热条件下首次形成稳定复合凝胶，其凝胶行为与特性受pH和组分比例显著影响。在pH 4.75和1:1比例下通过静电相互作用、氢键、疏水效应和范德华力协同作用形成致密多孔网络。在此过程中，CNF的物理缠结进一步稳定凝胶结构，多光谱分析揭示CNF对TNPF聚集态和构象的调控作用，为植物基复合凝胶的可控设计提供新思路。