贵州大学秦礼康教授团队贾玉龙副教授在Food Hydrocolloids发表最新研究成果

学术   2024-11-28 18:05   天津  

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贵州大学秦礼康教授团队贾玉龙副教授在Food Hydrocolloids发表最新研究成果
2024年11月,贵州大学酿酒与食品工程学院秦礼康教授团队贾玉龙副教授在国际食品Top期刊《Food Hydrocolloids》(Q1,IF:11)发表题为“Preparation and performance characterization of insoluble dietary fiber-alginate-pea protein ternary composite gels”的研究性论文,贵州大学在读硕士研究生陈越为第一作者、贾玉龙副教授为通讯作者。
引导新型植物性食品的消费不仅能更好地利用副产品,还可以减少食品消费对环境的影响。通过利用农产品加工过程中废弃的副产品制备功能性材料,可以为其高值化利用开辟新的途径。不溶性膳食纤维作为农产品副产物的主要组成成分,其含量高于可溶性膳食纤维,是地球上最廉价的可再生资源之一。然而,当前对其研究和应用尚未充分体现其潜在的应用价值。以竹笋为例,这种典型的农林生物质产品在加工过程中仅约40%的部分被使用,在加工过程中大量复产品被废弃,造成了严重的资源浪费。如果能够对这部分竹笋进行高值化利用,并开发出可产业化的工艺,不仅可以增加植物性食品的消费,还能更有效地利用副产品,从而减少食品消费对环境的影响。本研究以竹笋副产品中的不溶性膳食纤维为主要原料,通过pH驱动法制备食品三元复合水凝胶,旨在为农林生物质的深加工和高值化利用提供新思路和技术支持。

研究亮点

  • 使用 pH 驱动法制备 IDF-PPI-SA 三元复合水凝胶。

  • IDF-SA-PPI 的结构由氢键和静电作用主导。

  • IDF 的添加显著增强了三元体系的凝胶性能。

  • IDF 促进了 SA-PPI 水凝胶的结构结晶性。


研究结论

IDF浓度对三元凝胶的结构和性能有显著影响:随着IDF浓度的增加,凝胶的热稳定性、持水能力和机械性能得到提升。然而,在高浓度IDF下,凝胶网络结构变得不够致密且更具多孔性,限制了凝胶强度的进一步提高。

FTIR分析:红外光谱分析显示,三元复合凝胶的形成主要受氢键和静电作用驱动,这些相互作用增强了凝胶的结构稳定性。

流变学测试:流变学测试表明,储能模量(G′)和损耗模量(G″)均随频率增加而提高,且在pH 1条件下的凝胶表现出更高的强度和更致密的网络结构,与pH 2条件下的凝胶相比更为优异。

LF-NMR和MRI分析:低场核磁共振和磁共振成像分析表明,IDF促进了自由水向结合水的转化,从而提高了凝胶基质内的水稳定性。

XRD分析:X射线衍射分析显示,含2% IDF的凝胶具有最高的结晶度,表明适量的IDF可优化凝胶网络结构。

图文摘要

图文赏析

Fig. 1. Visual appearance of IDF-SA-PPI composite gels at varying IDF concentrations (0–3% w/v) and pH levels. IDF: Insoluble dietary fiber extracted from bamboo shoot by-products. SA: Sodium alginate. PPI: Pea protein isolate. IDF-SA-PPI: Ternary gels are prepared by adding varying amounts of IDF (0%–3% w/v) with SA and PPI.

Fig. 2. Fourier infrared spectra of composite gels with varying IDF concentrations at pH 1 and pH 2. (A): FTIR spectra of PPI, SA, and IDF. (B)Infrared spectra of composite gels at pH 1. (C). Infrared spectra of composite gels at pH 2.

Fig. 3. Thermogravimetric analysis (TGA) plots of composite gels with varying IDF concentrations at pH 1 and t pH 2. (A)TGA plots for IDF, PPI, and SA; (A1): DTG plots for IDF, PPI, and SA. (B): TGA plots of composite gels with varying IDF contents at pH 1. (B1): DTG plots of composite gels with varying IDF contents at pH 1. (C):TGA plots of composite gels with varying IDF contents at pH 2. (C1) DTG plots of composite gels with different varying IDF contents at pH 2.

Fig. 4. X-ray diffraction (XRD) patterns of composite gels with varying IDF concentrations at pH 1 and pH 2. (A) XRD of PPI, SA, and IDF. (B): XRD of composite gel at pH 1. (C): XRD of composite gel at pH 2.

Fig. 5. SEM of composite gels with varying IDF concentrations at pH 1 and pH 2.

Fig. 6. Variation of energy storage modules (G′) and loss modulus (G″) with the frequency of composite gels with varying IDF concentrations at pH 1 and pH 2. (A):Variation of storage modules (G′) with frequency for composite gels with different IDF contents at pH 1 and 2. (B):Variation of loss modules (G″) with frequency for composite gels with different IDF contents at pH 1 and pH 2.

Fig. 7. Impact of IDF concentration on the water-holding capacity of composite gels at pH 1 and pH 2.

Fig. 8. Influence of IDF on T2 relaxation time of gels at pH 1 and pH 2. A: Changes in the water state of composite hydrogels with varying IDF concentration and pH values (pH 1 and pH 2) B: Relaxation time and corresponding peak area ratio of composite hydrogels.

Fig. 9. Effect of IDF on MRI images of composite gels at pH values of 1 and 2. The color bar is used to scale the density of protons from various water molecules: red color indicates the higher density of protons, and blue color indicates the lower density.

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.110852



通讯作者简介
贾玉龙,博士,副教授,研究生导师,担任期刊Journal of Future Foods青年编委,中文期刊《国际竹藤通讯》青年编委。近年来,以第一/通讯作者在Food HydrocolloidsLWT-food science and technologyFood Bioscience等期刊发表SCI论文20篇,以第一发明人获得授权发明专利10项。近年来主持或参与包括国家自然科学基金、贵州省重点研发计划项目等16项,主要从事1)特色食品发酵微生物筛选、代谢调控、合成生物学;(2)特色林业食品的开发和综合利用;(3)功能性食品营养递送系统的开发和应用。
秦礼康,贵州大学酿酒与食品工程学院副院长、教授、博士、博士生导师、学术学科带头人,兼任教育部食品科学与工程类专业教指委委员、省食安委委员、省法院知识产权审判咨询专家等。主要从事特色油料高品质制油及新产品延伸技术、优势杂粮杂豆主食化及高值化精深加工技术、特色发酵食品品质提升及新产品开发技术、营养健康全谷物主食化新产品加工及保质技术、食品安全控制及风险评估等科研工作。先后主持国家、省、市各类课题及企业横向项目30多项,经费1000多万元,发表学术论文50多篇(其中SCI收录20 ),授权国家发明专利8件。
第一作者简介
陈越,贵州大学酿酒与食品工程学院22级硕士研究生,以第一作者在Food Hydrocolloids 发表论文一篇,专利一项。全国农业生物化学与分子生物学会第二十一次学术研讨会研究生论坛二等奖。


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