近日，上海騰拔(ba)Universal TA質構儀助力浙(zhe)江大學研究人員在(zai)國際食(shi)品期刊(kan)《Journal of Food Engineering》(Q1，IF：5.5)發(fā)表了題為"Microscale 3D printing of fish analogues using soy protein food ink"的研究論文(wen)。

由3D打印食品(pin)技術制造的植(zhi)物基(ji)仿肉越來越受(shou)歡迎。在該(gai)研究(jiu)中，研究人員(yuan)使用大(da)豆分離蛋白(bai)(SPI)、黃原膠(XG)和大米(mi)淀粉(RS)作為(wei)食品油墨用于(yu)3D打印仿魚；研究(jiu)人員評估(gu)了不同濃度比(bi)率下SPI/XG/RS食品油(you)墨的可打印(yin)性。通(tong)過調整打印(yin)參數(shu)，研究(jiu)人員成功(gong)獲得真(zhen)實魚肌纖維(wei)范圍內(nei)細絲(寬度(du)97.36μm)的高打印(yin)分辨率。通(tong)過調節(jié)結構幾(ji)何形狀，研(yan)究人員(yuan)獲得(de)具有(you)類似(shi)真實魚肉質(zhi)構的仿魚，這(zhe)揭示了3D打印可(ke)以將仿(fang)肉調節(jié)出類似(shi)肌纖(xian)維質構(gou)的能力(li)。研究證實(shi)微尺度(du)上高精度3D打印(yin)可以產(chan)生植物基類似(shi)魚肉的結構(gou)，為3D打印出(chu)具有(you)令人愉悅口(kou)感的仿肉提供(gong)了一個系統方(fang)法。

在該研究中，研(yan)究人員使用上(shang)海騰拔Universal TA質(zhi)構儀測定(ding)了真(zhen)實黃花魚和(he)仿魚的(de)硬度、彈(dan)性、粘附力、咀(ju)嚼性(xing)和膠粘(zhan)性指標。使(shi)用200 μm或(huo)600 μm錐形針(zhen)3D打印的不同孔(kong)隙率(15.86%、35.64%、56.69%和73.59%)網(wang)架結(jie)構(2 × 2 × 1 cm³)，然后(hou)用上海騰拔Universal TA質(zhi)構儀配置(zhi)直徑(jing)36mm柱形(xing)探頭對(dui)其進(jin)行測試(shi)。樣品在(zai)85℃下蒸制5分鐘，然(ran)后將蒸制(zhi)好的樣(yang)品放在(zai)質構儀測(ce)試平臺(tai)上，用柱形探(tan)頭以1mm/s的速度(du)下壓樣品30%。

仿肉和仿魚的(de)質構顯(xian)著受其結構、力(li)學和表(biao)面性(xing)質所決定。一(yi)些質構(gou)指標(biao)可以通過全(quan)質構(gou)分析來測定(ding)，包括硬度(du)、彈性(xing)、粘附力(li)、咀嚼性和膠(jiao)粘性。前三者為(wei)初級質(zhi)構指標，后(hou)兩者(zhe)為次(ci)級全質構(gou)分析變量。在(zai)該研究(jiu)中，研(yan)究人員使用200 μm或600 μm噴嘴(zui)制造(zao)的不同孔(kong)隙率打印樣(yang)品，將其蒸(zheng)制，然后(hou)探究其質(zhi)構特性(xing)，并將其與黃(huang)花魚背部肌肉(rou)對比。為(wei)了說明打印(yin)樣品與(yu)真實(shi)魚的相似(shi)，我們將黃(huang)花魚背部肌(ji)肉每(mei)個質構指標(biao)的平均值(zhi)定義(yi)為10分。仿(fang)魚打印樣品(pin)相應的(de)平均值和(he)標準差(cha)根據比例也(ye)被計算。

硬度是阻止變(bian)形的力。在上(shang)圖a中，當(dang)孔隙率從(cong)15.86%增加(jia)到73.50%，樣品硬度逐(zhu)漸下(xia)降。對于200 μm噴嘴(zui)打印的樣品(pin)，硬度從(cong)7.11 ± 0.87 N下降到 1.90 ± 0.16 N；而對于600 μm噴嘴打(da)印的樣品，樣(yang)品硬(ying)度從3.82 ± 0.46 N下降到0.62 ± 0.15 N，這(zhe)表面更小的(de)孔隙率(lv)和更(geng)細的細絲能夠(gou)產生更(geng)大的硬度。在打(da)印期間，更小(xiao)的噴嘴(zui)帶來的更大(da)硬度導致食(shi)品油墨(mo)中的原料更(geng)緊湊，且在質構(gou)分析(xi)中很難(nan)變形。因此，在(zai)相同孔(kong)隙率下(xia)，200 μm細絲制備的(de)樣品比600 μm細(xi)絲制備(bei)的樣品(pin)更硬?？紫堵?5.86%的(de)200μm細絲(si)打印樣品硬度(du)(7.11 ± 0.87 N) 非常接近其(qi)真實(shi)對照物(wu)(7.04 ± 1.77 N)。

當變形力去除(chu)后物體(ti)恢復到其(qi)未變(bian)形狀態(tài)的(de)比率被定義(yi)為彈性(xing)。在上圖b中，不(bu)管精度和(he)孔隙(xi)率，所有打印(yin)樣品的(de)彈性大(da)約為0.6。這說明SPI/XG/RS質(zhi)地彈性取決(jue)于原料(liao)配方，而很少(shao)受打印參數的(de)影響。蒸制S20 × 3R15食品(pin)油墨材料彈性(xing)媲美(mei)真實黃花(hua)魚背部(bu)肌肉彈性(0.58 ± 0.09)。

為了(le)克服(fu)食物表面與(yu)與食(shi)物接觸的材(cai)料表(biao)面之(zhi)間的吸(xi)附力，需(xu)要一個反(fan)作用力，并將其(qi)定義為(wei)粘附力。在上(shang)圖c中，不管孔隙(xi)率和打印(yin)精度，所有打(da)印樣品的(de)粘附力(li)大約為2.5，這(zhe)可能也與(yu)材料(liao)本身有關。打印樣品(pin)的粘附力(li)接近真實(shi)魚的粘附力(2.21 ± 0.93)。

咀嚼(jue)性被定義為咀(ju)嚼固(gu)體樣品到(dao)吞咽(yan)狀態(tài)所需的(de)能量，它被定義(yi)為是硬度*內(nei)聚性*彈(dan)性。在(zai)上圖d中，打印樣(yang)品的咀嚼(jue)性隨孔隙率(lv)和打印精(jing)度變化。隨著孔(kong)隙率(lv)從15.86%變化到73.50%，對于(yu)200 μm細絲，咀嚼性從248.72 ± 38.18變化(hua)到80.26 ± 7.82；對于(yu)600 μm細絲(si)，咀嚼(jue)性從154.28 ± 21.33 變化到23.28 ± 4.83。黃(huang)花魚真實背(bei)部肌肉的咀嚼(jue)性為185.76 ± 74.79，這與(yu)孔隙率為15.86%的200 μm細絲打印(yin)樣品咀嚼性(xing) (248.72 ± 38.18)一致。

膠粘性(xing)是瓦解一個(ge)半固體食(shi)品到(dao)利于吞咽狀態(tài)(tai)所需的(de)能量，被定義為(wei)是硬度(du)*內聚性(xing)。上圖(tu)e顯示了不同孔(kong)隙率和細絲對(dui)打印樣品膠粘(zhan)性的影響(xiang)。隨著孔隙率(lv)的增加，打(da)印樣品膠粘(zhan)性發(fā)生下降。對(dui)于200 μm細絲(si)打印樣品，膠粘性從436.36 ± 51.42下(xia)降到116.14 ± 9.94；然而，對于600 μm細(xi)絲打印樣品(pin)，膠粘性從246.48 ± 24.74下降(jiang)到35.37 ± 8.72。黃花(hua)魚背部肌肉(rou)真實(shi)膠粘性(xing)為321.85 ± 113.66，與孔隙率為(wei)15.86%的200 μm細(xi)絲打印樣品(pin)膠粘性(xing)值(436.36 ± 51.42)相似。

總之，研(yan)究人(ren)員通過不同的(de)孔隙率和噴嘴(zui)大小來(lai)調節(jié)3D食(shi)品質構特(te)性。通過控(kong)制食(shi)品油墨(mo)配方(fang)和設計(ji)模型(xing)，我們可能(neng)創(chuàng)造(zao)具有特(te)定質構的(de)個性(xing)化食品(pin)。在此，研(yan)究人員(yuan)生產出孔隙率為15.86%的200 μm細絲(si)打印樣品，被叫(jiao)做“仿魚(yu)"，其具有黃花魚(yu)真實背(bei)部肌肉一樣的(de)質構特性，特(te)別是(shi)硬度和彈(dan)性。

原文下(xia)載鏈(lian)接

Microscale 3D printing of fish analogues using soy protein food ink