《Food and Bioproducts Processing》：The rheological behavior of dispersions and the sorption thermodynamics of powder coating from composite-based modified pinh?o (
Araucaria angustifolia) starch by microwave
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本研究评估了微波改性巴西坚果木薯淀粉与聚葡萄糖、部分水解豆胶或乳清蛋白 isolate 组合形成的不同墙材的吸附特性及热力学性能。结果表明，MS-PD组合经喷雾干燥后具有最佳流变学特性（伪塑性，n<1，初始粘度63.67 Pa·s?），热稳定性（分解温度>200℃），亲水性差异，吸附等温线符合GAB模型（R2>0.99）。结论为MS-PD喷雾干燥粉末可作为食品及营养补充剂稳定功能涂层的候选材料，并强调了改性木薯淀粉作为可持续墙材的潜力。
Mariane Santos Dorneles|Eduarda Silva de Azevedo|Caciano Pelayo Zapata Nore?a
南里奥格兰德联邦大学食品科学与技术研究所，Av. Bento Gon?alves, 9500, CEP 91501-970, Porto Alegre, RS, 巴西
摘要
本研究旨在评估由改性Araucaria angustifolia淀粉制成的复合壁材料的吸附特性和热力学性能，这些材料通过微波（MS）处理与聚葡萄糖（PD）、部分水解的瓜尔胶（PHGG）或乳清蛋白分离物（WPI）结合，并采用喷雾干燥（SD）或冷冻干燥（FD）工艺进行干燥。分散体的流变学性质表明它们表现出假塑性行为（n < 1），其中MS-PD组合具有更强的粘弹性结构（G′ > G″）和更高的初始粘度（K = 63.67 Pa s?）。在粉末壁涂层方面，MS-WPI（FD）表现出更好的热稳定性（降解温度超过200°C）。除了MS-WPI（FD）外，所有粉末的接触角均低于90°，显示出更强的疏水性。粉末的吸附等温线呈现II型行为，与GAB模型的拟合度良好（R2 > 0.99）。单层水分含量（X?）因体系不同而有所差异，冷冻干燥制剂的单层水分含量较高。研究结论表明，MS-PD组合，尤其是经过喷雾干燥处理的粉末，具有优异的结构性能，使其成为食品和补充剂应用中稳定功能涂层的理想候选材料，这得益于其保护性和结构作用。这些发现突显了改性Araucaria angustifolia淀粉复合材料作为可持续壁材料的潜力，可用于开发功能性且稳定的食品和营养保健品粉末。
社交媒体摘要
本研究探讨了使用Araucaria angustifolia（pinh?o）改性淀粉与天然生物聚合物结合生产功能性稳定粉末的方法。结果表明，这些材料可作为食品和营养保健品应用的可持续涂层剂，有助于本土资源的利用，并符合生物经济原则和巴西生物多样性保护的要求。
引言
包封技术被广泛用于保护敏感化合物并控制其释放。在现有方法中，喷雾干燥和冷冻干燥因能高效制备稳定、易于处理的粉末而在食品工业中得到广泛应用（Akbarbaglu等人，2021年）。
合适的壁材料选择是包封成功的关键因素，它影响着微粒的形成以及包封生物活性化合物的保护和释放（Mazár等人，2025年）。Araucaria angustifolia种子的淀粉直链淀粉含量约为38%至40%，高于玉米淀粉（约25%），这赋予了其出色的成膜性和抗性（Dorneles等人，2024年；Spada等人，2012年；Yu和Moon，2022年；Zortéa-Guidolin等人，2017年）。
此外，微波改性增强了其与亲水性和疏水性聚合物及生物活性化合物的复合能力（Dorneles等人，2023年）。
基于淀粉-生物聚合物复合体的包封系统越来越多地应用于提高酚类化合物、维生素和天然色素等敏感生物活性物质的稳定性和功能性。它们能够形成具有可调水亲和力和机械强度的稳定基质，从而显著提升产品的保质期和营养价值（Falc?o等人，2022年）。
将改性Araucaria angustifolia淀粉与其他聚合物（如聚葡萄糖、部分水解的瓜尔胶和乳清蛋白分离物）结合，可以形成能够与包封的多酚建立氢键和疏水相互作用的复杂包封基质（Le Bourvellec和Renard，2012年）。这些材料具有互补特性：聚葡萄糖提供低热量可溶性纤维并提高玻璃化转变温度（Veena等人，2016年）；部分水解的瓜尔胶增加粘度和益生元功能（Yoon等人，2008年）；乳清蛋白分离物提供乳化性和成膜能力，改善基质凝聚性和抗氧化保护（Baba等人，2021年）。选择这三种生物聚合物作为包封剂，是对常用碳水化合物和蛋白质基壁材料的战略比较。
尽管关于基于生物聚合物的包封系统的研究日益增多，但人们对改性淀粉与不同共混材料组合如何影响最终粉末的流变学和热力学稳定性仍了解不足。这种知识空白阻碍了从天然和可再生资源开发稳定且功能性包封基质的合理设计。
在此背景下，本研究旨在利用喷雾干燥和冷冻干燥技术，研究由微波改性的Araucaria angustifolia淀粉与不同壁材料（聚葡萄糖（PD）、部分水解的瓜尔胶（PHGG）和乳清蛋白分离物（WPI）结合制备的粉末的流变行为和吸附热力学性质。虽然之前已有研究使用原始Araucaria angustifolia淀粉作为壁材料，但这是首次将其微波改性形式与不同共聚物结合的研究。这一创新方法为淀粉改性和聚合物-聚合物相互作用如何影响包封系统的结构完整性、功能性和稳定性提供了新的见解，从而拓展了对可持续生物聚合物在食品和营养保健品行业应用的认知。
材料
材料
A. angustifolia的苞片和种子购自巴西南里奥格兰德州的农业供应中心（CEASA/RS；坐标：29° 58' 34.446" S, 51° 10' 1.596" W）。所有试剂均为分析级。
A. angustifolia苞片提取物和改性Araucaria angustifolia淀粉的制备
首先选取苞片，彻底清洗后用对流式空气干燥机干燥至恒定重量。干燥后的材料经过研磨和筛分，得到粒径小于200目的细粉。酚类提取物通过微波辅助提取（MAE）获得。
分散体的流变学
图1A展示了分散体随剪切率变化的粘度-流量曲线。所有样品的粘度均随剪切率的增加而急剧下降，表现出典型的非牛顿剪切稀释行为，即施加的力越大，流动阻力越小（Chen等人，2025年）。这种行为在工业应用中具有优势，因为它便于喷雾干燥过程中的泵送和雾化（Nascimento等人，2025年）。
MS-PD组合
结论
通过将微波改性的Araucaria angustifolia淀粉与聚葡萄糖、部分水解的瓜尔胶或乳清蛋白分离物结合制备的分散体表现出假塑性行为。然而，聚葡萄糖组合的粘度更高，粘弹性更明显，表明在干燥前形成了具有凝聚性的结构基质。
包封粉末的吸附等温线呈现II型行为。冷冻干燥处理后，单层水分含量较低，热稳定性更高。
未引用的参考文献
(Pinilla等人，2019年)
CRediT作者贡献声明
Caciano Zapata Nore?a：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、资源管理、项目协调、方法论、资金获取、数据分析、概念构建。Eduarda Silva de Azevedo：撰写 – 原稿撰写、可视化、实验研究。Mariane Santos Dorneles：撰写 – 原稿撰写、可视化、验证、方法论、实验研究、数据分析。
致谢
本研究得到了国家科学技术发展委员会（CNPq，授权号308566/2022-0）、南里奥格兰德州研究支持基金会（FAPERGS，授权号24/2551-0001339-3）以及高等教育人员培训协调机构（CAPES）的支持。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文工作的已知财务利益或个人关系。
