《Frontiers in Soft Matter》：Stability and bubble size of BSA foams by hydrocolloids with different physical properties
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亲水胶体被广泛用于增强蛋白质基泡沫的稳定性，但其分子特性如何调控泡沫行为仍缺乏系统性认知。本研究以牛血清白蛋白(BSA)为稳定剂，探究了瓜尔胶(GG)、黄原胶(XG)与ι-卡拉胶(IC)三种多糖对泡沫的影响。研究人员基于这三种亲水胶体在极性、电荷及链柔顺性上的
亲水胶体被广泛用于增强蛋白质基泡沫的稳定性，但其分子特性如何调控泡沫行为仍缺乏系统性认知。本研究以牛血清白蛋白(BSA)为稳定剂，探究了瓜尔胶(GG)、黄原胶(XG)与ι-卡拉胶(IC)三种多糖对泡沫的影响。研究人员基于这三种亲水胶体在极性、电荷及链柔顺性上的显著差异进行选择，以实现对特定聚合物属性如何影响泡沫界面与体相性质的受控比较。结果表明，这些分子特征会对泡沫微观结构与稳定性产生可重复且可量化的改变，揭示了明确的结构-功能关系。该研究为复杂蛋白包覆界面的亲水胶体-蛋白质耦合机制提供了机理层面的见解，并为软物质体系中泡沫稳定用聚合物添加剂的选择与设计建立了系统性框架。
本研究由研究人员发表于《Frontiers in Soft Matter》，聚焦于解决食品物理及软物质领域中亲水胶体增强蛋白质泡沫稳定性的机制不清问题。当前研究虽普遍认可多糖可通过增黏抑制排液来稳定泡沫，但对于其分子刚性、电荷分布及构象熵等本征物理特性如何特异性调控泡沫微观结构及失稳动力学仍缺乏系统性认知。为此，研究人员选用分子特征明确的牛血清白蛋白(BSA)为模型蛋白，选取具有极端差异的三种亲水胶体——高刚度带电荷的黄原胶(XG)、柔性聚电解质ι-卡拉胶(IC)及中性柔性聚合物瓜尔胶(GG)，旨在揭示亲水胶体物理化学性质与泡沫宏观性能之间的构效关系。
在技术方法上，研究人员构建了含4 wt% BSA及0.4 wt%多糖的泡沫体系，采用转子-定子均质机进行发泡，利用流变学测试表征溶液剪切变稀行为，并通过光学成像结合Python图像分析算法统计气泡等效直径，追踪泡沫排液与粗化动态。
研究结果部分显示：
3.1 泡沫图像：显微观察发现，添加亲水胶体的泡沫液相含量显著高于纯BSA泡沫，其中XG与IC组因高持水性维持湿润状态时间更长，有效抑制了气泡聚并。
3.2 溶液黏度：流变测试表明三种体系均呈剪切变稀特性。低剪切速率下XG黏度最高，归因于其刚性棒状结构的大流体力学体积；但在高于20 s-1的剪切下，XG因分子取向排列导致黏度急剧下降，甚至低于GG。
3.3 平均气泡尺寸的时序演变：纯BSA泡沫初始气泡最大且生长最快；添加多糖显著减小初始气泡尺寸并抑制生长。值得注意的是，尽管XG在低剪切下黏度高于IC，两者泡沫稳定性却相当。研究人员结合界面模型指出，XG虽通过静电吸附于BSA界面产生强空间位阻效应，但其高刚性与强静电排斥导致在变薄液膜中发生耗尽絮凝与相分离，抵消了部分增黏收益；而IC凭借适中的电荷与柔性，可在受限空间内调整构象，通过桥接作用稳定液膜，从而在较低黏度下实现与XG相当的稳泡效果；GG则因弱极性相互作用易从液膜中被排出，稳泡效果最差。
在讨论与结论部分，研究人员强调亲水胶体的分子特性对泡沫稳定性的调控远超单一黏度效应。GG作为中性柔性聚合物，主要通过体相增黏延缓排液，但因缺乏界面活性，在液膜变薄时易被挤出，最终泡沫呈现类似纯蛋白泡沫的多面体干态结构。XG与IC的电荷特性增强了水合作用与界面相互作用，使泡沫保持湿润。XG的刚性棒状结构虽在初期通过空间位阻稳定液膜，但在强限域环境下，其大排除体积与强相互排斥力诱发相分离，限制了其在超薄液膜中的稳定作用。相比之下，IC较低的电荷密度与较高的链柔顺性使其能适应液膜限域环境，通过构象调整与桥接作用维持液膜完整性，并在泡沫演化后期允许气泡向多面体结构转变。该研究建立的“分子物理特性-界面行为-泡沫稳定性”关联框架，为理性设计食品、化妆品及医药领域的泡沫产品提供了重要的理论依据。
