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为优化天然乳化剂性能,研究人员针对 OSA - 淀粉 / EGCG 复合物的结合机制与界面吸附展开研究。借助分子动力学模拟等技术发现,二者通过多种作用力结合,随 EGCG 浓度升高氢键数量增加,界面性能改善,为功能性乳化剂开发提供理论支撑。
在食品工业的广阔天地里,乳化剂宛如一位默默守护的 “调水师”,在控制脂质消化、传递活性成分等方面扮演着关键角色。然而,现有的天然乳化剂在界面吸附能力、稳定性等方面仍存在提升空间,如何通过结构修饰让它们更高效地在油 - 水界面 “安家落户”,成为科研人员亟待攻克的难题。为了突破这一瓶颈,国内研究人员将目光聚焦于 OSA 淀粉(辛烯基琥珀酸酐淀粉,一种经酯化反应改性的淀粉,因引入疏水辛烯基琥珀酸基团而具备一定油 - 水界面活性)与 EGCG(表没食子儿茶素没食子酸酯,茶多酚中最主要的儿茶素,富含酚羟基,兼具抗氧化等多种生理活性)的复合物,试图揭开它们在界面相互作用的神秘面纱,该研究成果发表在《Food Chemistry》。
研究人员主要采用了分子动力学模拟(MD,用于从分子层面揭示物质相互作用机制)、等温滴定量热法(ITC,可精准测定分子间结合的热力学参数)、接触角测量、动态界面张力分析,以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA/DTG)、原子力显微镜(AFM)等技术手段。
相互作用机制与复合物表征
通过分子动力学模拟发现,OSA - 淀粉与 EGCG 之间的相互作用以范德华力为主导,同时还存在静电相互作用和氢键。随着 EGCG 浓度从 0.05%(w/v)升高至 0.20%,二者间的氢键数量从 8 个增至 26 个,这表明 EGCG 浓度的增加能显著强化复合物的结合强度。FTIR 光谱分析进一步印证了氢键和疏水相互作用的存在,热重分析则显示复合物的热降解温度高于单一成分,说明二者的结合提升了体系的热稳定性。原子力显微镜图像直观呈现了复合物的微观结构特征,其表面形态的变化与界面性能的改善密切相关。
界面吸附与性能评估
接触角测量和动态界面张力分析是评估复合物油 - 水界面性能的关键手段。当 EGCG 浓度为 0.05% 时,复合物的接触角升高至 71.28°,界面扩散速率达到 0.0113 mN?m-1·s-1/2,表明 EGCG 的加入有效增强了复合物在油 - 水界面的吸附能力和扩散效率,改善了界面活性。这种性能提升与复合物的结构特征(如氢键数量增加、疏水相互作用增强)紧密相连,为其在乳化体系中的应用奠定了基础。
研究结论与意义
本研究通过多技术手段系统揭示了 OSA - 淀粉与 EGCG 的相互作用机制及界面吸附行为。结果表明,二者通过范德华力、静电相互作用和氢键形成复合物,且 EGCG 浓度的增加能显著优化复合物的油 - 水界面性能。该研究不仅丰富了淀粉基复合物作为天然乳化剂的理论体系,更为开发具有优异界面性能的食品乳化剂提供了新的思路和技术支持,有助于推动天然、安全乳化剂在食品工业中的广泛应用,为解决传统乳化剂可能存在的安全性问题和性能瓶颈开辟了新路径。