箭根薯、木薯和甘薯淀粉与果胶复合物：生物聚合物电纺丝的新型材料

本研究针对生物可降解电纺材料的开发需求，创新性地将低甲氧基化果胶（LM pectin）与三种不同植物来源淀粉（箭根薯、木薯、甘薯）结合，通过电纺丝技术成功制备出直径156-612 nm的超细纤维。研究通过红外光谱、X射线衍射及多变量分析证实，果胶酯化度（DM）和浓度显著影响纤维直径与热稳定性，为食品和医药领域提供了新型环保材料解决方案。

　　

在环保材料需求激增的背景下，传统石油基合成聚合物的不可降解性成为重大挑战。电纺丝技术虽能制备微纳米级纤维，但生物聚合物如淀粉的难加工性限制了其应用。淀粉作为第二大食品工业亲水胶体，与第三大胶体果胶的协同效应尚未被充分探索，尤其缺乏针对不同植物来源淀粉与低甲氧基化果胶（DM <50%）电纺相互作用的研究。

为解决这一空白，来自巴西的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表研究，系统比较了箭根薯（Maranta arundinacea）、木薯（Manihot esculenta）和甘薯淀粉与0-10%低DM果胶的复合电纺行为。研究采用扫描电镜（SEM）观察纤维形貌，傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）分析结构变化，结合主成分分析（PCA）和层次聚类分析（HCA）等多元统计方法验证假设。

材料与方法
研究使用分子量3.7×10⁶ Da的箭根薯淀粉、2.69×10⁶ Da的木薯淀粉和3.7×10⁵ Da的甘薯淀粉，与LA15型柑橘果胶（巴西Ingredientes Online）在甲酸溶液中电纺。通过调控电压、流速等参数制备纤维，并表征其理化特性。

形态学评估
电镜显示，无果胶添加时箭根薯淀粉纤维直径最小（156 nm），而10%果胶使木薯淀粉纤维增至612 nm。甘薯淀粉纤维展现出最优的尺寸均一性（136-446 nm），表明淀粉来源显著影响纤维成形能力。

结构分析
FTIR证实果胶引入导致淀粉分子间氢键重组，形成非晶区；XRD进一步验证了结晶度降低现象，这与热重分析中观察到的热稳定性下降（果胶浓度依赖性）一致。

多变量分析
PCA指出酯化度和果胶浓度是纤维直径的主控因素；HCA将三类淀粉纤维明确区分，证实植物来源对材料特性的决定性作用。

结论与意义
该研究首次阐明低DM果胶通过氢键作用可调控淀粉电纺纤维的尺寸与结构，突破生物聚合物电纺加工的瓶颈。所得材料兼具纳米尺度（<500 nm）和可降解性，为食品活性成分包埋、药物缓释载体等应用提供了新思路。研究通过多学科交叉方法，为植物源生物材料的精准设计建立了理论框架。