低场核磁共振分析仪（HT-MRSI系列）助力κ-卡拉胶凝胶在冷冻过程中调节水迁移和减少冰晶形成研究，相关成果发表于顶级期刊Food Hydrocolloids
集美大学杨秋明和肖安风等学者利用低场核磁共振分析仪（HT-MRSI系列），攻克κ-卡拉胶凝胶在冷冻过程中调节水迁移和减少冰晶形成研究难题，相关成果发表于顶级期刊Food Hydrocolloids。
研究背景
冰淇淋是夏季最受欢迎的甜品之一，但是在冷冻过程中，冰晶的形成会破坏冰淇淋的口感和质地。因此，研究如何减少冰晶的形成，提高冰淇淋的品质是一个重要的课题。本研究旨在通过化学修饰 κ-卡拉胶的方法，探究如何改善冰淇淋的质地和口感。
研究内容
本研究使用酸酐酯化学修饰 κ-卡拉胶，制备出了酸酐酯化学修饰的 κ-卡拉胶，并对其性质进行了测定。结果表明，酸酐酯化学修饰的 κ-卡拉胶可以改善凝胶的保水性能，在冷冻过程中限制凝胶质地性能的恶化。扫描电子显微镜结果表明，在冷冻前后，酯化的 κ-卡拉胶具有更规则和更少的纤维状网络结构，这表明酯化的 κ-卡拉胶更好地维持了凝胶网络结构。这些现象与分子间力、水运动和冰晶形成有关。分子间力分析表明，酸酐酯化破坏了 κ-卡拉胶分子之间形成的氢键，增强了 κ-卡拉胶分子之间的疏水作用，并导致更强的静电斥力。低场核磁共振分析表明，在冷冻过程中，酸酐酯化的 κ-卡拉胶更有效地与水分子结合。差示扫描量热法结果表明，酸酐酯化的 κ-卡拉胶减少了冰冻水的量，并降低了凝胶的共晶点。结果表明，氢键、静电相互作用和疏水相互作用改变了酸酐酯化的 κ-卡拉胶凝胶网络结构和与水分子的结合，使其在冷冻过程中更好地保持与水分子的结合，从而延迟和减少了冰晶的形成，并极大地降低了冰晶对凝胶网络结构的影响。
图1. A, C 酸酐酯化的 κ-卡拉胶冻融前后T2反演谱；B, D 冻融过程对凝胶T2峰面积比例的影响
图2 A κ-卡拉胶冰冻之前NMR成像；B κ-卡拉胶冻融之后NMR成像
研究意义
本研究通过化学修饰 κ-卡拉胶，成功地减少了冰晶的形成，提高了冰淇淋的品质。这项研究的创新点在于使用酸酐酯化学修饰的方法，改善了凝胶的保水性能，限制了凝胶质地性能的恶化。这项研究的结果对于提高冰淇淋的品质和口感，具有很大的实际应用价值。
2024-04-11 18:38
