複合ネットワークとして想定されるタンパク質安定化エマルションゲルのレオロジー 1- 純粋な液滴ゲルとタンパク質ゲルの比較

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J Colloid Interface Sci.2020 Jul;579:878-887. S0021-9797(20)30598-1. doi: 10.1016/j.jcis.2020.05.004.Epub 2020-07-05.

複合ネットワークとして想定されるタンパク質安定化エマルションゲルのレオロジー 1- 純粋な液滴ゲルとタンパク質ゲルの比較

Rheology of protein-stabilised emulsion gels envisioned as composite networks 1- Comparison of pure droplet gels and protein gels.

Marion Roullet
Paul S Clegg
William J Frith

PMID: 32679385 DOI: 10.1016/j.jcis.2020.05.004.

抄録

ヒポセシス:

タンパク質安定化エマルションゲルは、タンパク質集合体と液滴の両方がソフトコロイドと考えられるため、コロイドゲルの理論的枠組みで研究することができます。これらの粒子は、その性質、大きさ、および柔らかさが異なり、これらの違いは、それらが形成するゲルのレオロジー特性に影響を与える可能性があります。

HYPOTHESIS: Protein-stabilised emulsion gels can be studied in the theoretical framework of colloidal gels, because both protein assemblies and droplets may be considered as soft colloids. These particles differ in their nature, size and softness, and these differences may have an influence on the rheological properties of the gels they form.

実験:

乳タンパク質（カゼインナトリウム）またはサブミクロンのタンパク質安定化液滴からなる純粋なゲルを、様々な濃度の懸濁液をゆっくりと酸性化することによって調製した。これらのゲルの微細構造を評価し、線形および非線形領域での粘弾性と周波数依存性を測定し、2種類のゲルの挙動を比較した。

EXPERIMENTS: Pure gels made of milk proteins (sodium caseinate), or of sub-micron protein-stabilised droplets, were prepared by slow acidification of suspensions at various concentrations. Their microstructure was characterised, their viscoelasticity, both in the linear and non-linear regime, and their frequency dependence were measured, and the behaviour of the two types of gels was compared.

発見事項:

タンパク質ゲルと液滴ゲルは、タンパク質と液滴によって形成された懸濁液の粘度の研究から得られたパラメータである固定体積分率で比較した場合、微細構造とレオロジー特性がほぼ類似していることがわかった。粘弾性は、周波数での貯蔵弾性率と同様に、濃度では力価則的な挙動を示した。さらに、低濃度ではひずみ硬化が起こることがわかった。これらの挙動は、タンパク質ゲルと液滴ゲルの間でわずかに異なっており、一次コロイド粒子の特定の特性がゲルのレオロジー特性の発達に役割を果たしていることを示している。

FINDINGS: Protein gels and droplet gels were found to have broadly similar microstructure and rheological properties when compared at fixed volume fraction, a parameter derived from the study of the viscosity of the suspensions formed by proteins and by droplets. The viscoelasticity displayed a power law behaviour in concentration, as did the storage modulus in frequency. Additionally, strain hardening was found to occur at low concentration. These behaviours differed slightly between protein gels and droplet gels, showing that some specific properties of the primary colloidal particles play a role in the development of the rheological properties of the gels.