《International Journal of Biological Macromolecules》：Rheological modulation of egg white protein-based capillary suspensions via synergistic capillary bridging and chitosan-mediated hydrogen bonding
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•蛋清蛋白微凝胶与含水量可调节毛细悬浮液的液-凝胶转变。•壳聚糖的添加可调节毛细悬浮液的流变性能。•添加0.15 wt%壳聚糖时，屈服应力增大了6.69倍。•壳聚糖通过氢键协同强化毛细桥。引言毛细悬浮液是一种三元固-液-液体系，当将第二种不相溶流体引入含颗粒的悬浮液中时，表现
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蛋清蛋白微凝胶与含水量可调节毛细悬浮液的液-凝胶转变。
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壳聚糖的添加可调节毛细悬浮液的流变性能。
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添加0.15 wt%壳聚糖时，屈服应力增大了6.69倍。
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壳聚糖通过氢键协同强化毛细桥。
引言
毛细悬浮液是一种三元固-液-液体系，当将第二种不相溶流体引入含颗粒的悬浮液中时，表现出液-固转变[1]。由此形成的毛细桥产生强颗粒间内聚力和渗透网络，将准牛顿悬浮液转化为具有黏弹性的屈服材料。由于毛细力取决于第二相流体的性质，调节该相提供了可调流变性的可行途径[2]、[3]、[4]。
毛细悬浮液的强度和稳定性从根本上取决于第二相液体与分散颗粒之间的分子间相互作用。先前的研究已证实，第二相中氢键和极性相互作用的协同作用在网络形成中起着核心作用。例如，Jarray等人[5]证明凝胶强度随第二相液体与分散颗粒之间分子间相互作用的减弱呈指数衰减。类似地，Scholten[6]和de Vries[7]表明第二相中的氢键网络可显著调节蛋白质基油凝胶的流变学特性。
虽然基础研究已确立了氢键在毛细悬浮液网络中的重要性，但第二相流体中聚合物添加剂的作用仍不够充分理解。与通过降低界面张力来减弱网络的小分子表面活性剂不同，高分子量聚合物通过更复杂的机制发挥作用[8]、[9]。例如，先前的研究表明，将微量海藻酸钠或纤维素基聚合物添加到第二相水相中，可通过毛细力与氢键的协同作用增强凝胶强度和屈服应力[10]、[11]，确立了聚合物增强型毛细悬浮液的基本概念。
然而，当前毛细悬浮液体系仍存在一个关键局限，即先前的研究主要集中在使用阴离子或中性聚合物的现象学观察上，未能建立聚合物添加剂浓度与宏观流变性能之间的系统定量相关性。此外，阳离子生物聚合物的潜力在很大程度上仍未被探索，特别是在可食用蛋白质基体系中。此类聚合物可能在毛细网络中引入额外的静电相互作用。解决这一局限性对于聚合物-毛细相互作用的本质理解以及食品级毛细悬浮液的理性设计都具有重要意义。为此，壳聚糖（CS）等高分子量阳离子添加剂提供了一个有前途的解决方案，因为其分子链不仅可通过调节毛细力来桥接颗粒，还可通过氢键和静电相互作用来桥接颗粒，从而可能将流变可调性扩展到无添加剂或传统阴离子聚合物体系无法实现的水平。
在此基础上，本研究选用蛋清蛋白（EWP）微凝胶和壳聚糖（CS）作为模型材料。EWP作为理想的固体颗粒相，是一种天然、可食用且营养价值高的蛋白质，满足食品级配方的基本要求。此外，通过热诱导凝胶化，可精确制备尺寸均一且表面润湿性可调的EWP微凝胶，其已被探索用于构建长期稳定的食品级毛细泡沫[12]。选择壳聚糖作为溶解于水相第二相中的功能性聚合物添加剂。作为唯一天然丰富的阳离子多糖，壳聚糖可食用且生物相容性好。其分子链富含氨基和羟基，赋予其形成强氢键的卓越能力[13]。与先前研究的阴离子多糖不同，阳离子壳聚糖可能与带负电的EWP颗粒产生额外的静电相互作用，从而提供了一种可能独特的协同机制[14]、[15]、[16]。
因此，本研究系统研究了水相第二相中添加壳聚糖的EWP基毛细悬浮液。具体方法是通过表征EWP含量、水相比例和壳聚糖浓度对三元体系流变性能的影响来实现，包括屈服应力、黏弹模量和黏度，同时评估所得悬浮液的结构稳定性。本工作的核心在于阐明毛细桥接与壳聚糖介导的分子间相互作用之间的协同机制，从而解释网络强度的增强。在机理理解的基础上，本研究将EWP微凝胶作为颗粒相在毛细悬浮液中的应用进行了拓展，并系统优化了该可食用三元体系的组成。本工作提供了聚合物添加剂如何调节可食用毛细悬浮液宏观行为的本质理解，从而为食品领域的未来应用提供理性设计策略。
章节摘要
材料
新鲜鸡蛋和玉米油购自当地超市（中国武汉）。壳聚糖（脱乙酰度：80%–95%；黏度：50–800 mPa·s）、氢氧化钠、盐酸、乙酸、氯化钠（NaCl）和十二烷基硫酸钠（SDS）购自国药集团化学试剂有限公司（中国上海）。通过凝胶渗透色谱（GPC，Agilent PL-GPC50）测定壳聚糖的数均分子量 为176 kDa。所有化学试剂均为
EWP基毛细悬浮液的制备
本研究用于制备毛细悬浮液的基本三相体系由玉米油、水和EWP组成，分别代表双连续相（B）、溶剂相（S）和聚合物富集相（P），表示为[B, S, P] = [玉米油, 水, EWP]。如图1A所示，EWP颗粒的粒径分布范围为1至300 μm。SEM图像（图1B）显示颗粒呈片状形态，平均最大直径为72 ± 0.63 μm。
结论
本研究系统研究了由玉米油、水和EWP微凝胶组成的毛细悬浮液，重点关注壳聚糖的调节作用。结果表明，由毛细桥接力控制的空间跨越颗粒网络的形成可通过调节颗粒和水的含量有效调控。当水饱和度超过0.15且EWP含量超过30 wt%时，可获得最佳的类固体行为。当壳聚糖浓度为
CRediT作者贡献声明
侯宇巍：初稿撰写、方法学、调查研究、形式化分析、数据整理。胡艳：调查研究、形式化分析。李卓：可视化、验证、形式化分析。张亚珍：可视化、验证。崔冰：软件、调查研究。胡雨莹：可视化、数据整理。梁洪山：审阅与编辑。李斌：审阅与编辑、监督指导。吴璨：审阅与编辑、监督指导。周斌：审阅与编辑、监督指导、
利益冲突声明
作者声明他们不存在已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
本工作得到国家自然科学基金（32172354和32502128）的资金支持。
侯宇巍|胡艳|李卓|张亚珍|崔冰|胡雨莹|梁洪山|李斌|吴璨|周斌
