甲基纤维素-多糖复合体系界面与体相性质及其对泡沫稳定性的协同调控机制

《Food Hydrocolloids》：Surface and bulk properties of methylcellulose–polysaccharide aqueous mixtures and their role in foam stability

本综述系统解析甲基纤维素（MC）与食用多糖（GG/XG等）复配体系在泡沫构建中的协同效应。研究发现GG（gellan gum）通过增强溶液粘度与界面流变性（surface viscoelastic modulus）显著抑制泡沫排水（drainage）与粗化（coarsening），而XG（xanthan gum）主要强化界面膜刚度，二者通过体相-界面互补通路提升泡沫稳定性，为设计无表面活性剂（surfactant-free）、全食品级气溶材料提供新策略。

　　

Highlights

Materials

本研究使用的甲基纤维素样品由Dow Chemical以商品名Methocel? A4M提供。根据制造商数据，该聚合物2 wt.%水溶液的粘度为4000 cP。文献表明其重均分子量（M_w）为295,400 g mol^-1，数均分子量（M_n）为69,800 g mol^-1，多分散性指数为4.2。既往研究指出其羟基取代度——

Aqueous Methylcellulose Solutions

起泡膨胀因子（EF）——即搅拌后泡沫高度与初始溶液高度之比（公式1）——是评估溶液起泡能力的直接参数。如图2所示，甲基纤维素（MC）的EF随浓度增加显著上升，在0.1%处达到峰值。该浓度恰好对应其临界重叠浓度，表明分子链缠结开始主导界面行为。有趣的是，尽管此时起泡性最佳，纯MC泡沫却因界面粘弹性不足而快速坍塌，揭示出高起泡性并不等同于高稳定性。

Conclusions

本研究系统评估了甲基纤维素水溶液及其与多糖的混合物，清晰揭示了体相流变学、表面性质与泡沫性能间的关联。纯甲基纤维素溶液在0.1 wt.%处呈现最大泡沫膨胀，但与有限的界面粘弹性导致泡沫迅速崩溃。结冷胶（gellan gum, GG）和黄原胶（xanthan gum, XG）的加入则通过互补机制显著提升稳定性：GG同时增强体相粘度和界面膜强度，而XG更侧重于强化表面流变学（surface rheology）。二者均有效减缓排水速率、抑制气泡粗化（bubble coarsening），并形成更刚性的界面膜。这些发现为通过全食品级、可持续成分设计无表面活性剂泡沫提供了机理指导，有望应用于充气食品、乳液和结构化材料开发，以优化质地、保质期和功能表现。