Food Hydrocoll.：電流體動力學技術制備食品級羥丙基甲基纖維素基微納米結構：溶液參

DOI: 10.1016/j.foodhyd.2021.106761

采用電流體動力學（EHD）技術可由生物聚合物和環保溶劑制備出具有高表面積體積比的微納米結構。這種結構在食品領域擁有巨大的應用潛力。本工作旨在評估溶液參數在經EHD處理形成羥丙基甲基纖維素（HPMC）基微納米結構中的作用，建立粘度和濃度等變量與處理區域之間的關系。

對具有低分子量（HPMC LMW）和高分子量（HPMC HMW）的HPMC進行靜電紡絲和電噴霧制備了微納米結構。對溶液的表面張力、電導率、粘度、零剪切率和比粘度進行了表征。通過繪制比粘度與濃度的關系圖，結合掃描電子顯微鏡分析確定了電噴霧和靜電紡絲區域。使用HPMC LMW時會形成粒子。當濃度在1-2％（w/v）之間時，形成棒狀顆粒，當濃度在3％-6％（w/v）之間時，則形成圓形顆粒。平均粒徑在833和1188nm之間變化，而長徑比為1.3-3.7。當使用濃度為1％（w/v）的HPMC HMW時形成串珠纖維，濃度為1.5％-2.25％（w/v）時，則產生光滑纖維。所研制的納米纖維的平均直徑在79-161nm之間。

借助多種表征手段，成功確定了HPMC LMW和HMW的電噴涂和靜電紡絲區域。然而，一旦其他工藝參數（例如，流速）影響到纖維和顆粒的形態，在過渡區附近就可以觀察到與所獲得形態有關的變化。

圖1.在0.01至300/s的一系列剪切率下聚合物溶液的粘度曲線。

圖2.不同濃度HPMC LMW（Mw=90kDa）和HPMC HMW（Mw=746kDa）的比粘度。藍色區域代表獲得纖維+微珠的條件。

圖3.低粘度樣品的SEM圖像：a）1％，b）2％，c）3％，d）4％，e）5％，f）6％。

圖4.高粘度樣品的SEM圖像：a）1％，b）1.5％，c）1.75％，d）2％，e）2.25％。

圖5.不同流速下產生的微觀結構之間的比較。500μL/h（左），1000μL/h（右）。其余參數相同。HPMC LMW聚合物濃度為6％（w/v），電壓為10kV，距離為15cm。