美国化学学会
添加纤维素纳米晶体可以防止小冰晶(左下)生长成大冰晶(左上),而大冰晶会使冰淇淋(右)变得松脆
比例尺= 100微米
信用:吴涛 冰淇淋可能是一种烹饪乐趣，除非它变得令人不愉快的松脆，因为冰晶已经在其中生长
今天，科学家报告说，一种从植物中获得的纤维素可以添加到美味的食物中，以阻止晶体变冷——面对温度波动，这种添加剂比目前使用的冰生长抑制剂更有效
这一发现可以扩展到其他冷冻食品的保存，也许还有捐赠的器官和组织
研究人员将在今天的美国化学学会春季会议上展示他们的成果
新鲜制作的冰淇淋含有微小的冰晶
但是在储存和运输过程中，冰会融化并重新生长
吴涛博士说，在这个重结晶过程中，较小的晶体熔化，水扩散加入较大的晶体，导致它们生长
D
，该项目的首席研究员
吴说，如果冰晶变得大于50微米——或大约一根头发的直径——甜点就会呈现颗粒状、冰冷的质地，从而降低消费者的吸引力
“因此，控制冰晶的形成和生长是获得高质量冷冻食品的关键
" 一个解决办法是复制自然的解决方案:“一些鱼、昆虫和植物可以在零下温度下生存，因为它们产生抗冻蛋白，阻止冰晶的生长，”吴说
但是抗冻蛋白比黄金更贵，而且供应有限，所以添加到冰淇淋中是不实际的
用多糖如瓜尔胶或刺槐豆胶代替
“但这些稳定剂不是很有效，”吴指出
“它们的性能受许多因素的影响，包括储存温度和时间，以及其他成分的组成和浓度
这意味着他们有时在一个产品中工作，但在另一个产品中不工作
“此外，它们的作用机制还不确定
吴想弄清楚它们是如何工作的，并开发出更好的替代品
虽然吴在研究中没有使用抗冻蛋白，但他从中获得了灵感
这些蛋白质是两亲性的，这意味着它们具有对水有亲和力的亲水表面，以及排斥水的疏水表面
吴知道纤维素的纳米晶体也是两性的，所以他认为有必要研究一下它们是否能阻止冰淇淋中冰晶的生长
这些纤维素纳米晶体(CNCs)是从农业和林业副产品的植物细胞壁中提取的，因此它们廉价、丰富且可再生
田纳西大学吴实验室的研究生说，在一个含有25%蔗糖的冰淇淋模型中，CNCs最初没有任何作用
尽管冰晶仍然很小，但是不管有没有CNCs，它们的大小都是一样的
但是在模型冰淇淋储存几个小时后，研究人员发现CNCs完全停止了冰晶的生长，而未处理的模型冰淇淋中的晶体继续扩大
该小组的测试还揭示了纤维素通过表面吸附抑制冰的再结晶
像抗冻蛋白一样，氯化萘似乎会附着在冰晶的表面，阻止它们聚集和融合
“这完全违背了现有的信念，即稳定剂通过增加粘度来抑制冰的重结晶，这被认为是减缓水分子的扩散，”李补充说，他将在会议上介绍这项工作
在他们的最新研究中，科学家发现，当冰淇淋暴露在波动的温度下时，比如当冰淇淋储存在超市然后带回家时，氯化萘比目前的稳定剂更具保护作用
研究小组还发现这种添加剂可以减缓冰晶的融化，因此可以用来生产融化缓慢的冰淇淋
吴指出，其他实验室已经证明，这种稳定剂在食品所需的水平下是无毒的
S
食品与药物管理局
吴说，随着进一步的研究，CNCs可以用于保护其他食品的质量，如冷冻面团和鱼，或者在生物医学中用于保存细胞、组织和器官
“目前，心脏必须在从捐赠者身上取出后的几个小时内进行移植，”他解释道
“但是，如果我们能够在低温下保存心脏时抑制冰晶的生长，这个时间限制就可以消除
"
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