角质化指的是纤维素材料在干燥后保水值（WRV）下降的现象，本质上是由于天然纤维素的晶体结构及其两亲性特征导致纤维素与水之间发生复杂的相互作用。表面改性、添加剂的使用以及可控干燥工艺是改善CNF再分散性的主要策略，然而，化学改性往往会改变CNF的原始结构，从而限制其最终应用，而某些分散添加剂可能成本高昂或具有毒性。

近年来，保留非纤维素组分成为解决CNF团聚问题的一个可行替代方案，综纤维素纳米纤维（HCNF）是指低木质素含量且保留纤维素与半纤维素组分的纤维材料。综纤维素纳米纤维凭借独特的优异性能，正受到学术界与工业界的广泛关注。其中，果胶与木质素对综纤维素纳米纤维再分散行为的影响至关重要，但相关系统研究仍较为匮乏。果胶等多糖类物质能够抑制纤维素纤丝在干燥过程中的团聚，提高解纤效率，从而获得更稳定的悬浮液。麻是我国极具经济价值的一类作物，因其高果胶和木质素含量，成为开展相关研究的极佳材料，然而，果胶和木质素在HCNF高效制备过程中的影响，以及可能对HCNF的再分散性能的内在作用机制，目前相关研究仍较为缺乏。中国农业科学院麻类研究所谭志坚、余旺和华南师范大学张振以红麻纤维为研究对象，解析了果胶提升综纤维素纳米纤维再分散性能的新机制，为突破纳米纤维素材料干燥后难以再分散的关键瓶颈提供了新思路，也为推动纳米纤维素材料的实际应用奠定了理论基础。该研究结果以“Pectin-containing holocellulose nanofibrils: Enhanced water redispersibility due to strong electrosteric repulsion”发表在《Food Hydrocolloids》杂志上，该论文的第一作者为华南师范大学2023级硕士研究生汪舒桐。本论文的通讯作者为中国农业科学院麻类研究所谭志坚、余旺和华南师范大学张振，本研究也得到了深圳基因组所蔡昌湧博士后等合作作者的指导和大力帮助！图1.果胶赋予综纤维素纳米纤维优异再分散性：强静电-空间排斥机制示意图

本研究通过精准调控化学预处理与机械解纤工艺，以红麻纤维为原料，成功制备出含不同果胶与木质素组分的综纤维素纳米纤维。为系统揭示果胶与木质素对综纤维素纳米纤维再分散性能的调控机制，对不同样品的化学结构、晶型、微观形貌、再分散特性及分子间相互作用进行了全面表征。结果表明，果胶显著提升了综纤维素纳米纤维的再分散性能；与之相反，木质素则降低了综纤维素纳米纤维的再分散性能。储存30天后，再分散处理的含果胶综纤维素纳米纤维仍可保持与未干燥样品相近的分散稳定性。含果胶综纤维素纳米纤维的高再分散性机制可归结为：果胶中的羧基与高长径比综纤维素纳米纤维发生相互作用，在纤维素纤丝之间构建起协同的静电排斥与空间位阻效应。本研究为纳米纤维素材料的高效再分散提供了可行策略与理论支撑。图2.（a）CNF在4000-2600 cm-1和（b）2100-800 cm-1范围内的FTIR光谱；（c）CNF的XRD图谱图3.（a）CNF的TEM图像及基于TEM的直径分布；（b）CNF的AFM图像及基于AFM的长度分布图4.未干燥和再分散的CNF悬浮液的沉降测试图5.未干燥和再分散的CNF悬浮液的稳定性分析图6.未干燥和再分散的CNF悬浮液的Zeta电位（a）再分散CNF的比表面积（b）图7.再分散的CNF的SEM图像图8.分子动力学模拟中使用的半纤维素（a）、果胶（b）和纤维素（c）单元图9. P-HCNF（a）、HCNF（b）、含水P-HCNF（c）和含水HCNF（d）分子模型图10.（a）P-HCNF与HCNF模型的总内聚能密度（TCED）和静电内聚能密度（ECED）（b）P-HCNF与HCNF模型中氢键数量随模拟时间变化曲线。水分子氧原子围绕纤维素氢原子（c）和水分子氢原子围绕纤维素氧原子（d）的径向分布函数图11. P-HCNF高水分再分散性的可能机制

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2026.112663