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不同亲水基团亲油性乳化剂对混合油脂结晶及淡奶油稳定性的影响——华南理工大学赵强忠教授团队研究进展及其在针纺织品原料领域的关联启示

不同亲水基团亲油性乳化剂对混合油脂结晶及淡奶油稳定性的影响——华南理工大学赵强忠教授团队研究进展及其在针纺织品原料领域的关联启示

引言

在食品科学与工业应用领域,淡奶油作为一种广泛使用的乳制品配料,其物理稳定性和感官品质至关重要。华南理工大学赵强忠教授及其研究团队近期聚焦于食品胶体与油脂工程,深入探究了不同亲水基团(如聚氧乙烯、山梨醇、蔗糖等)的亲油性乳化剂(如司盘、吐温、蔗糖酯等)对复杂混合油脂体系结晶行为的影响,并系统评估了这些影响如何最终决定淡奶油的搅打性能、泡沫稳定性和微观结构。这项研究不仅对优化乳制品配方具有直接指导意义,其揭示的界面调控与结晶动力学原理,也为看似遥远的针纺织品及原料(特别是功能整理剂和纤维改性领域)提供了深刻的跨学科启示。

核心研究发现:乳化剂亲水基团调控油脂结晶与奶油稳定性

赵强忠教授团队的研究表明,在由乳脂、植物油等组成的混合油脂体系中,亲油性乳化剂的分子结构,尤其是其亲水基团的类型和大小,对油脂结晶过程产生显著影响:

  1. 结晶形态与网络调控:不同亲水基团的乳化剂能选择性吸附在特定油脂晶体表面,改变晶体的生长习性、尺寸和形貌。例如,某些乳化剂可诱导形成更细小、分布均匀的晶体网络,该网络能有效包裹液态油和气泡,为淡奶油提供坚实的骨架结构。
  2. 结晶动力学影响:乳化剂会影响油脂的过冷度、成核速率及晶体转化速率,从而调控整个结晶过程的快慢和最终固体脂肪含量(SFC)的分布,这与淡奶油在搅打和储存过程中的硬度、抗渗性密切相关。
  3. 界面稳定机制:在搅打过程中,乳化剂与乳蛋白在气-液和油-水界面上竞争吸附或协同作用。具有特定亲水-亲油平衡值(HLB)和空间结构的乳化剂,能形成更具弹性和机械强度的界面膜,有效稳定气泡,防止聚结和奥氏熟化,从而获得更高的膨胀率和更持久的泡沫结构。

对针纺织品及原料领域的关联与启示

尽管应用领域不同,但赵强忠教授团队在食品乳化体系中对分子界面行为与结晶/固化过程的精细调控,其核心原理可类比并启发针纺织品及原料的研发:

  1. 功能整理剂的分子设计:纺织品的功能整理(如防水、防油、柔软、抗静电)大量依赖于表面活性剂及高分子乳化剂在纤维表面的吸附、定向排列与成膜。研究不同亲水基团(如季铵盐、聚醚、磷酸酯等)对整理剂在纤维/空气或纤维/水界面行为的影响,可优化其吸附牢度、分布均匀性和功能持久性,这与调控乳化剂在油-水界面的行为异曲同工。
  2. 纤维纺丝与改性中的结晶调控:在合成纤维(如涤纶、尼龙)的熔融纺丝过程中,聚合物的结晶行为直接决定纤维的力学性能。借鉴油脂结晶调控思路,通过添加具有特定官能团的成核剂或表面改性剂(类似于乳化剂),可以调控聚合物链段的排列与结晶速率,从而制备出具有特定光泽、强度或热性能的差异化纤维。
  3. 涂层与复合材料的制备:纺织品涂层(如PU涂层、防水透湿膜)和产业用复合材料的制备涉及多相体系的稳定与固化。理解乳化剂或分散剂在不同相界面(如聚合物/填料、水性树脂/织物)的作用,对于实现填料均匀分散、改善涂层粘附力、控制膜层微观结构至关重要,其科学本质与稳定淡奶油中的油相、水相和气相具有原理上的相通性。
  4. 可持续原料开发:研究中对植物油脂等可持续原料的关注,也呼应了纺织品领域对生物基纤维(如Lyocell、PLA纤维)和天然染料/助剂的开发需求。如何通过分子修饰和复配技术改善这些生物基原料的加工性能和最终产品品质,食品科学中的乳化与结晶调控策略提供了方法论参考。

结论与展望

华南理工大学赵强忠教授团队关于亲油性乳化剂对混合油脂结晶及淡奶油稳定性的研究,是食品胶体科学的一次深入实践,清晰地展示了分子结构-界面行为-宏观性能之间的构效关系。这项工作的价值不仅在于为高品质淡奶油产品开发提供了具体的配方与工艺指导,更在于其揭示的普适性物理化学原理——即通过精心设计的两亲分子调控多相体系的界面与结晶/固化过程,能够实现对材料最终结构与性能的精准定制。

这种从微观分子作用到宏观材料性能的研究范式,为针纺织品及原料领域的创新提供了强有力的交叉学科视角。两个领域的学者与工程师可以进一步加强交流,将食品科学中成熟的胶体与界面理论、表征技术,应用于纺织纤维的表面功能化、智能纺织品凝胶体系、生物可降解纺织复合材料等前沿方向,共同推动基于分子工程的新材料设计与制造技术的发展。


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更新时间:2026-01-17 07:04:52