阿拉伯树胶与天然低共熔溶剂（NADES）相互作用：解锁食品应用新潜能

阿拉伯树胶（Gum acacia）在食品工业应用受限，研究人员开展其与天然低共熔溶剂（NADES）相互作用的研究。结果发现二者混合后体系性质改变，如酸碱、导电、热稳定等性能变化。这为优化阿拉伯树胶应用、拓展食品领域发展提供了新方向。

　　在食品工业的大舞台上，阿拉伯树胶（Gum acacia）本是一位潜力股选手。它作为一种复杂的异多糖，从金合欢树的茎和枝中产出，凭借着低粘度、高水溶性、“一般认为安全”（GRAS）的身份，以及出色的乳化、稳定、增稠和粘合能力，在食品加工领域拥有诸多潜在应用。然而，它却有着明显的 “短板”，在溶剂中的低溶解度和稳定性极大地限制了其发挥，就像被戴上了枷锁，无法在食品工业中尽情施展拳脚。

与此同时，天然低共熔溶剂（Natural Deep Eutectic Solvents，NADES）作为一类新兴的 “绿色” 溶剂，开始进入人们的视野。它被视为活细胞中除水和脂质外的第三类液体，在生物合成、化合物运输和储存等过程中发挥着重要作用，而且具有生物降解性、可持续性和易于生产等优点，生物相容性也极佳。但此前，酸基和糖基 NADES 对阿拉伯树胶性质的影响还未被深入探索。

为了打破阿拉伯树胶应用的困境，挖掘其与 NADES 结合的潜力，研究人员踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《Food Physics》上，为食品工业发展带来了新的曙光。

在这场科研探索中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们通过加热搅拌法制备 NADES，将不同摩尔比的氢键供体（HBD）和氢键受体（HBA）混合，制成了多种类型的 NADES。接着，把 5% 和 7% 的阿拉伯树胶分别与这些 NADES 混合，得到分散体。之后，运用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）、压缩挤出测试和流变仪等技术，对分散体的物理、热学和流变学特性变化进行分析。

下面让我们来深入了解一下研究的具体结果：

• pH 和密度：阿拉伯树胶 - NADES 分散体的 pH 呈酸性。5% 阿拉伯树胶与乳酸：果糖：水的 NADES 混合时 pH 最低，这与乳酸较低的 pKa 值有关；不含酸的 NADES 分散体 pH 较高。分散体密度在 950 - 1370 kg/m³之间变化，7% 阿拉伯树胶 - 苹果酸：果糖：水分散体密度最高，这得益于体系内的氢键网络、范德华力和静电相互作用；而乳酸：果糖：水与阿拉伯树胶的分散体密度较低，是因为乳酸分子量较小，结合位点少。
• 电导率：阿拉伯树胶与苹果酸：果糖：水的分散体电导率最高，这源于样品的低粘度，使得离子迁移率增加；而部分不含游离离子的分散体，如 G₇和 G₈，电导率最低。
• 颜色：NADES 的存在使分散体颜色发生显著变化。多数分散体亮度（L 值）较高，但阿拉伯树胶 - 果糖：葡萄糖：水分散体 L 值较低。酸和糖 NADES 与阿拉伯树胶相互作用，产生的反应产物导致 a 值升高，不同比例的分散体分别呈现出较高的红度和黄度。
• FTIR 光谱：FTIR 光谱显示，在 3000 - 3700 cm^-1的羟基伸缩区域、1500 - 1800 cm^-1的羰基伸缩区域和 900 - 1200 cm^-1的醚伸缩区域有特征峰，其中强 O - H 伸缩峰证实了阿拉伯树胶与 NADES 之间形成了氢键，表明 NADES 能改善与阿拉伯树胶的相互作用。
• 热稳定性：通过 DSC 分析，发现 5% 阿拉伯树胶 - NADES 分散体起始和峰值温度较高。糖基 NADES 的分散体比酸基的热稳定性更高，这可能是因为糖基 NADES 改变了阿拉伯树胶的流体动力学体积和分子运动性，降低了水活度，还形成了糖包合物；而酸基 NADES 会破坏超分子结构，降低热稳定性。总体来说，这些分散体适合用于烘焙食品工业的高温加工。
• 压缩挤出测试：压缩挤出测试结果表明，含糖类 NADES 的分散体比含酸类 NADES 的分散体峰值力和压缩所需能量更高，这是由于糖类 NADES 与阿拉伯树胶间存在更强的分子间相互作用。此外，部分含糖类 NADES 的分散体，如 G₄和 G₈，显示出较高的粘附性，说明阿拉伯树胶 - NADES 分散体兼具固体和液体的性质。
• 流动行为：分散体的流动行为符合 Carreau - Yasuda 模型，呈现非牛顿流体和假塑性行为（n < 1）。含糖类 NADES 的阿拉伯树胶分散体具有较高的零剪切粘度和松弛时间，这是因为分子间相互作用形成了刚性超分子网络，增加了对流动的阻力，体现出更强的固体状行为。

综合上述研究结果，研究结论清晰呈现：阿拉伯树胶与 NADES 之间存在显著相互作用，这种相互作用使得阿拉伯树胶的性质发生明显改变（p < 0.05）。含乳酸和苹果酸 NADES 的阿拉伯树胶分散体 pH 低、电导率高、密度大；含糖类 NADES 的分散体热稳定性更高。而且，二者混合后的分散体具有非牛顿流体和假塑性行为。这些发现为阿拉伯树胶分散体的优化提供了有效策略，有力地拓展了其在食品工业中的应用范围，为食品行业的创新发展注入了新的活力，在食品配方优化、新型食品材料开发等方面都具有重要的指导意义。