《Journal of Food Engineering》：Changes in hydrogen-bonding networks of natural deep eutectic solvents and their regulatory mechanisms on freeze–thaw properties of starch
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•天然低共熔溶剂可有效降低冰点温度。•不同的组成成分影响氢键的排列。•天然低共熔溶剂增强了冻融淀粉的持水力。引言随着食品冷链系统的完善和消费者需求的增加，冷冻技术已成为保障食品供应和安全的关键策略 (Suzuki, 2016)。磷酸盐类防冻剂显著提高了水产品的持水能力，大幅减
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天然低共熔溶剂可有效降低冰点温度。
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不同的组成成分影响氢键的排列。
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天然低共熔溶剂增强了冻融淀粉的持水力。
引言
随着食品冷链系统的完善和消费者需求的增加，冷冻技术已成为保障食品供应和安全的关键策略 (Suzuki, 2016)。磷酸盐类防冻剂显著提高了水产品的持水能力，大幅减少了解冻后的损失 (MX Wu et al., 2025a; Li et al., 2022)。然而，过量摄入磷酸盐会损害钙的吸收，破坏钙磷平衡，从而直接或间接促进骨质疏松甚至骨量减少 (Ma et al., 2025)。糖类冷冻保护剂主要通过结合蛋白质的活性基团发挥作用 (MX Wu et al., 2025b)。
因此，它在抑制冰晶生长和保持持水力方面特别有效。然而，过量使用碳水化合物类防冻剂可能会影响食物的质地和颜色，长期食用此类助剂可能会带来健康风险，尤其是对于患有糖尿病或高血压等疾病的个体 (Ekpo et al., 2022)。近年来，已在极地鱼类、昆虫、植物和微生物中发现抗冻蛋白 (AFPs) (Brockbank et al., 2011, Hagiwara, 2008)。然而，生产成本高、大规模生产需要生物技术方法以及蛋白质分离和纯化的固有复杂性限制了 AFP 在食品冷冻保护中的实际应用 (Hu et al., 2022)。
天然低共熔溶剂 (NADESs) 凭借其无毒、生物相容性和可设计性，成为冷冻保护领域一个充满前景的新选择 (Schuh et al., 2023)。源自柠檬酸和海藻糖的 NADESs 显著降低了冻融镜鲤鱼糜中的丙二醛和羰基水平，其性能优于传统糖类冷冻保护剂 (4% 山梨醇 + 4% 蔗糖) (Du et al., 2023)。由海藻糖和果寡糖配制的 NADESs 改善了鱼糜的流变特性，并促进了其在三维网络结构中的交联。当添加量为 4% 时，3D 打印样品的稳定性和精确度显著提高 (Lou et al., 2024)。游离羟基酪醇 (HT) 易发生自动氧化并随后失活，极大地限制了其实际应用。我们研究团队先前的研究表明，HT 具有显著的诗水和亲油性，这有助于降低冰点。在牛肉的反复冻融实验中，基于 HT 的 NADESs 通过可控缓释机制有效缓解了脂质氧化和水分流失。
淀粉被广泛用作食品配方中的常见配料或主要原料 (Liu et al., 2019)。原生淀粉颗粒在低温处理和冻融循环过程中极易受到冰晶引起的损伤，导致持水力下降。糊化淀粉在低温储存或冷冻运输过程中经历反复冻融循环时，其粘弹性特性和质地会发生改变并恶化 (Fu et al., 2023)。因此，开发新型冷冻保护剂以保存淀粉的微观结构和功能特性对于提高冷冻食品质量并延长其保质期至关重要。迄今为止，尚未有关于将 NADES 作为新型冷冻保护剂应用于淀粉系统的报道。本研究开发了四种 NADESs，利用羟基酪醇作为氢供体，L-肉碱、山梨醇、单宁酸和甘油作为氢配体。评估了 NADESs 应用于冷冻淀粉基食品的可行性。本研究为进一步探索 NADESs 在冷冻面团、冷冻即食产品和 3D 打印淀粉基食品中潜在应用提供了新的依据。
章节摘要
化学品
羟基酪醇、L-肉碱、甘油、山梨醇、单宁酸以及溴化钾均购自上海碧德医药科技有限公司 (中国上海)。本研究使用的糯米淀粉 (产品型号 JNSL) 购自无锡金农生物科技有限公司 (中国江苏)。其分子量 (Mw) 为 1.97 × 106 g/mol，直链淀粉含量为 5.32%，水分含量为 7.86%，脂质含量为 0.11%，蛋白质含量为 0.68%，灰分含量
NADES 样品
制备了四种 NADESs 系统：HT-L-肉碱 (HT-C)、HT-单宁酸 (HT-T)、HT-山梨醇 (HT-S) 和 HT-甘油 (HT-G)。HT-C 和 HT-T 系统表现出粘度增加，这阻碍了搅拌过程中形成的气泡释放。HT-C 系统呈淡黄色，而 HT-T 系统呈浅棕色。HT-S 和 HT-G 系统均呈淡黄色，并表现出良好的流动性。
傅里叶变换红外光谱 (FTIR)
图 2a 显示，L-肉碱在 3480 cm?1 处显示出特征氨基 (-NH2) 伸缩振动和
结论
本研究采用羟基酪醇作为氢供体，L-肉碱、山梨醇、单宁酸和甘油作为氢配体。总共制备了四种不同的 NADES 配方。1H 质子动力学、热性能和流变行为受成分、水分含量和温度变化等因素影响。所有四种 NADESs 在低温下均表现出防冻性能和结构稳定性。然而，它们的分子运动特性
CRediT 作者贡献声明
Lu Sun：形式分析、数据整理、概念化。 Na Li：软件、资源。 Huanyu Yang：调查、资金获取。 Junhan Zhou：数据整理、概念化。 Jianxian Zheng：写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿。 Yong Fan：方法论、调查。
利益冲突声明
作者声明，他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。作者声明没有竞争性经济和非经济利益。
致谢
此处报告的研究得到了 广东省基础与应用基础研究基金会 的资助 (2024A1515013267)。
Lu Sun|Na Li|Huanyu Yang|Junhan Zhou|Jianxian Zheng|Yong Fan
