基于深度学习的蛋白质强化淀粉共电纺制备表面活性复合纤维及其协同效应研究

《Food Hydrocolloids》：Crafting Surface-Active Composite Fibers from Protein-Fortified Starch via Synergistic Co-Electrospinning and Deep Learning

本综述系统探讨了通过协同共电纺（co-electrospinning）技术将淀粉与乳清蛋白复合制备具有增强界面性能的纳米纤维，并利用深度学习模型定量分析电纺形态行为。研究揭示了蛋白质的引入显著提升电纺性能（electrospinnability达100%），通过调控蛋白-淀粉比例可实现纤维直径（142-581 nm）精准控制，热处理后纤维的结构完整性和乳化性能（Pickering emulsion）进一步优化，为功能性生物聚合物材料设计提供了新策略。

　　

Highlight

淀粉作为乳化剂的应用因其大粒径和高亲水表面而受限。本研究通过淀粉与乳清蛋白的共电纺（co-electrospinning）技术，构建了具有增强界面性能的复合纳米纤维：淀粉提供结构刚性和pH稳定性，乳清蛋白贡献表面活性。深度学习神经网络被开发并验证，用于系统分析共电纺的形态行为，揭示了协同效应对纤维成型的促进作用。

Synergistic effects of starch and whey protein during co-electrospinning: Morphology of the resulting product

乳清蛋白与淀粉在共电纺中表现出良好的相容性；结果因总固含量和蛋白-淀粉比例而异（图2A）。在5 w/w%总固含量下，单独电纺淀粉主要产生颗粒，纤维形成有限。将蛋白以20:80、40:60和60:40（蛋白:淀粉）的比例引入体系后，颗粒形成减少，纤维生成增加。然而，当蛋白比例进一步升高时……

Conclusion

淀粉因大粒径和表面亲水性而面临乳化挑战。为突破此局限，我们通过乳清蛋白与淀粉的共电纺，结合淀粉的刚性和乳清蛋白的表面活性，创建了具有增强界面性能的复合体系以改善乳化效果。电纺过程中观察到淀粉与蛋白的协同效应，使低固含量下无珠状纤维的形成成为可能……