基于虎坚果蛋白纤维与羧化纤维素纳米纤维的双纤维复合凝胶设计、分子机制及pH与组分配比影响研究

本研究发现虎坚果蛋白纤维（TNPF）与羧化纤维素纳米纤维（CNF）在非加热条件下可协同自组装形成稳定凝胶体系，最佳条件为pH 4.75和1:1配比。该凝胶具有多孔网络结构、优异流变特性及97.35%持水率，其形成机制主要依赖静电作用（electrostatic attraction），辅以疏水相互作用（hydrophobic interactions）、氢键（hydrogen bonding）和范德华力（van der Waals forces）。研究通过多光谱技术与分子模拟揭示了CNF对TNPF构象的调控作用，为植物基功能凝胶的设计提供了新策略。

　　

Section snippets

Materials

虎坚果粕购自唐山坤源三和农业科技有限公司（河北）。羧化纤维素纳米纤维（CNF）（CAS: 9004-34-6）酸解常数（p_Ka）为4.18，购自桂林赛卢比奥科技有限公司。异硫氰酸荧光素（FITC）（CAS: 27072-45-3）购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。卡尔科弗卢尔白色染色剂（CWS）（R24607）购自上海源叶生物科技有限公司。

Preparation of TNPF

TNPF的制备...

Phase behavior and zeta potential of TNPF–CNF gel

图1A展示了不同pH条件和TNPF与CNF配比下形成的TNPF-CNF凝胶的相行为。这些现象表明pH对凝胶化具有显著影响，我们推测这可能与CNF和TNPF电荷状态的变化有关。既往研究显示，在pH低于p_Ka时，CNF上的–COOH发生质子化，导致电荷中和及静电排斥减弱（Liu等，2025）。因此在此pH范围内凝胶形成...

Conclusions

本研究首次证明TNPF与CNF在非加热条件下可成功形成稳定复合凝胶，其凝胶行为与特性受pH和TNPF-CNF配比的显著影响。最佳凝胶化条件为pH 4.75和1:1配比，此时协同的静电相互作用、氢键、疏水效应和范德华力共同促进了致密多孔网络的形成。在此过程中...