天津科技大学王稳航研究员、田晓静讲师团队发表论文：纤维素作为填充颗粒影响肉凝胶的孔隙粘弹性行为：水合特性和微观结构
时间：2024-09-27 来源： 点击数：384 分享到：
近期，天津科技大学王稳航研究员、田晓静讲师团队在国际知名学术期刊Food Hydrocolloids ( IF 11.0 )发表了题为“Cellulose as filler particle affects the poroviscoelasticity behavior of meat gels: Hydration properties and microstructure”的论文。
常规技术手段已不足以充分解释外源填充剂与肉凝胶结构变化之间的内在联系。在这项研究中，引入了孔隙粘弹性（PVE）作为一个新的视角。首先，研究了不同用量（0、2.5、5.0、7.5、10.0 wt%）的再生纤维素微球（RCM）和球形纳米纤维素（SNC）对肉凝胶的影响。RCM 和 SNC 的结合使肉凝胶的微观结构更致密、更均匀。与纯肉凝胶相比，烹饪损失分别减少了23.8%和33.6%。SNC 对肉凝胶的更好效果与其较小的尺寸相关。其次，采用球形压痕法表征了肉凝胶在不同压痕深度下的力学响应。结果表明，肉凝胶压痕过程中的力松弛主要是由于孔隙弹性（PE）和粘弹性（VE）的共同作用。具体来说， RCM 肉凝胶和 SNC 肉凝胶的 VE 弛豫时间分别为10.0 s 和14.5 s。当RCM和SNC添加量为5.0 wt%和7.5 wt%时，凝胶的渗透性明显低于纯肉凝胶（p < 0.05），特别是当压痕深度为2 mm和3 mm时。总体而言，PVE参数与水化性能和微观结构的结果吻合较好，因此肉凝胶可以被视为一种多孔粘弹性材料，本研究可以为利用 PVE 模型深入分析肉制品的结构特性提供理论依据。
图1 （a） 球形压头压入圆柱形肉凝胶的示意图。（b） 插入NPE=2的回归参数表，方程式。
图2 放大倍数为2000×和100k×的场发射扫描电子显微镜图像（a:RCM，B:SNC）。
图4 含 RCM 和 SNC 的肉凝胶在500倍放大倍数下的显微结构的 SEM 图像。
图5 不同浓度 RCM 和 SNC 肉凝胶的横向弛豫曲线(A: RCM 肉凝胶，B: SNC 肉凝胶)。
图6 （A） 凝胶表面压痕的实验图 （B）肉凝胶负载随时间变化的示意图。
图7 不同纤维素添加量的肉凝胶在不同压痕深度下的弛豫曲线。
本研究制备了 RCM 肉凝胶和 SNC 肉凝胶，并对其蒸煮损失、水分分布和孔粘弹性进行了表征。SNC 由于其纳米尺寸优于 RCM 而显示出优越的填充能力。结果表明，SNC 和 RCM 均有提高凝胶性能的阈值。当 RCM添加量质量分数为5.0% ，SNC 质量分数为7.5% 时，凝胶的性能最好，因为凝胶形成了致密的三维网络结构。由于空间位阻效应，过多的纤维素阻碍凝胶性能，导致网络结构松散。为了研究肉类凝胶在球形压痕中的力学响应，利用 PVE 模型确定了与固体基质的 VE 弛豫及其与流体相的相互作用有关的参数。结果表明，随着压痕深度的增加，凝胶的 PVE 参数增加，添加5.0% wt RCM 和7.5 wt % SNC 的加入显著降低了凝胶的 D 值和 k 值，间接表明适当的纤维素添加可以改善凝胶的网络结构。由于考虑了 PE 和 VE 的长度尺度相关性，并且可以看出两种机制对力学响应的贡献，结果表明 PE 主导了 PVE 的弛豫过程，而 VE 有一个很小但很快的弛豫过程。本研究有助于了解肉制品中膳食纤维的颗粒填充机理。为微/纳纤维素应用于改善肉凝胶基食品的质构和结构提供了不可或缺的理论和技术基础。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0268005X24008944?via%3Dihub
