近日，仲愷農(nóng)(nong)業(yè)工程學(xué)(xue)院研究人員(yuan)在國(guó)際食品(pin)期刊《Current Research in Food Science》（中(zhong)科院大(da)類一區(qū)，IF：7）發(fā)(fa)表了題(ti)為"Edible 3D printed emulsion gels: Effects of inulin on sensory characteristics and mechanical properties"的研究論(lun)文。在該論文中(zhong)，研究人員利用(yong)上海(hai)騰拔Universal TA國(guó)產(chǎn)(chan)質(zhì)構(gòu)儀用于(yu)測(cè)定3D打印乳(ru)液凝膠的(de)硬度(du)和粘(zhan)附性等指標(biāo)(biao)。

菊粉是一種益(yi)生元，也是乳液(ye)凝膠(jiao)的有效質(zhì)構(gòu)(gou)改良劑，對(duì)(dui)于咀(ju)嚼能力下降的(de)消費(fèi)(fei)者具有重(zhong)要商業(yè)價(jià)值(zhi)。本研究(jiu)評(píng)估(gu)了菊粉對(duì) 3D 打印(yin)乳液凝(ning)膠的打(da)印精度、結(jié)(jie)構(gòu)完整性(xing)和感(gan)官品(pin)質(zhì)的影(ying)響。研(yan)究成功開(kāi)發(fā)(fa)出一種基于(yu)菊粉的乳液(ye)凝膠，該凝(ning)膠在 - 18°C 至 25°C 范圍(wei)內(nèi)具有理(li)想的(de)質(zhì)構(gòu)和冷凍穩(wěn)(wen)定性(xing)。流變學(xué)(xue)分析顯示(shi)，隨著菊(ju)粉含量(liang)的增加，凝膠的(de)彈性顯(xian)著提升(sheng)。在頻(pin)率掃描(miao)中，儲(chǔ)能(neng)模量（G′）從(cong) 2.99×103 Pa（菊粉(fen)含量 6.7%）上(shang)升至 1.08×10? Pa（菊粉含量(liang) 20%）；在振(zhen)蕩掃描中，G′從(cong) 2.27×103 Pa 上升至 7.18×103 Pa。頻(pin)率和觸變性(xing)測(cè)試表明(ming)，無(wú)鹽凝(ning)膠的儲(chǔ)能模(mo)量（G′）和黏度最(zui)高。溫度掃描(miao)顯示，在 - 18°C 時(shí)凝膠(jiao)的模(mo)量達(dá)到峰值(zhi)（G′=2.44×10? Pa；損耗模量(liang) G″=1.09×10? Pa）。值得(de)注意的(de)是，20% 菊粉凝膠解(jie)凍后的 G′僅下降(jiang) 65%，而 6.7% 菊粉凝膠的(de) G′下降了 76%，這證實(shí)(shi)高菊粉含(han)量的凝膠(jiao)具有更好(hao)的凍融穩(wěn)定(ding)性。電(dian)子鼻(bi)檢測(cè)和感官評(píng)(ping)價(jià)表明(ming)，菊粉含(han)量越高，茶籽(zi)油的特(te)征氣味越淡(dan)。相關(guān)(guan)性分析顯示，硬(ying)度與脂肪(fang)感和順滑感(gan)等感官屬性(xing)呈負(fù)相關(guān)(guan)，這凸(tu)顯了(le)儀器測(cè)量結(jié)(jie)果對(duì) 3D 打印食品(pin)感官質(zhì)構(gòu)的預(yù)(yu)測(cè)價(jià)值。

使用質(zhì)構(gòu)(gou)儀進(jìn)行測(cè)(ce)試能夠模(mo)擬并直觀呈現(xiàn)(xian)乳液(ye)在口(kou)腔加工過(guò)(guo)程中的(de)行為，為(wei) 3D 打印乳液凝膠(jiao)的質(zhì)(zhi)構(gòu)特性(xing)提供有(you)價(jià)值的見(jiàn)(jian)解。3D 打印乳(ru)液凝膠(jiao)產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)儀(yi)測(cè)試(shi)結(jié)果如圖(tu)3所示。不(bu)出所料，打(da)印產(chǎn)(chan)品的硬(ying)度隨菊粉(fen)含量的增加而(er)成比例上升。圖(tu) 3（a）顯示，含 20.00%（w/v）菊粉的(de)乳液凝膠硬度(du)最高(gao)，測(cè)得值為(wei) 108 gf，而配方(fang) PC3 和 PC2 中含(han) 20.00%（w/v）菊粉(fen)的產(chǎn)品硬度(du)值分別為 75 gf和(he) 50 gf。此外，圖 3（a）顯示 PC4、PC3 和(he) PC2 的最大負(fù)力(li)分別為 - 9 gf、-7 gf和 - 24gf，這(zhe)些數(shù)值(zhi)代表乳液(ye)凝膠(jiao)的黏附性。上述(shu)結(jié)果表明(ming)，菊粉(fen)含量越高的(de)乳液越易吞(tun)咽。這一發(fā)(fa)現(xiàn)與打印結(jié)(jie)果分析一(yi)致，說(shuō)明隨著(zhe)菊粉含量增加(jia)，乳液凝膠(jiao)體系(xi)變得更加穩(wěn)定(ding)。

圖 3（b）顯示(shi)，打印產(chǎn)品的(de)硬度并未隨(sui)鹽濃(nong)度的增加而(er)發(fā)生顯著(zhu)變化。然而，打印(yin)產(chǎn)品(pin)的黏附性卻隨(sui)著鹽濃度的升(sheng)高而(er)逐漸增強(qiáng)。具(ju)體而言(yan)，PC4、PB1、PB2、PB3、PB4 和 PB5 的(de)最大負(fù)力(li)分別(bie)為 - 9gf、-27gf、-39gf、-45gf、-56gf和 - 75gf。這一結(jié)(jie)果與(yu)流變(bian)儀分析(xi)得出的結(jié)(jie)論相悖(bei) —— 流變儀分析顯(xian)示，鹽的(de)添加會(huì)(hui)導(dǎo)致乳液(ye)凝膠的黏度(du)和儲(chǔ)能模(mo)量（G′）下降。

由于蔗糖分子(zi)體積較小，無(wú)法(fa)像大型多(duo)糖分子(zi)那樣形(xing)成堅(jiān)固(gu)的三維網(wǎng)(wang)絡(luò)結(jié)(jie)構(gòu)。因此，蔗(zhe)糖的添加(jia)對(duì)乳液(ye)凝膠的流變(bian)學(xué)特性和(he)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影(ying)響甚微。結(jié)果(guo)，添加了蔗糖(tang)的打印產(chǎn)(chan)品在質(zhì)(zhi)構(gòu)儀測(cè)試結(jié)(jie)果中未表現(xiàn)出(chu)顯著差(cha)異。

圖3 含有不同(tong)含量菊粉（a）、鹽（b）和(he)蔗糖（c）的3D打印(yin)乳液(ye)凝膠的質(zhì)(zhi)構(gòu)

參考文獻(xiàn)：Junjie Liu et al. Edible 3D printed emulsion gels: Effects of inulin on sensory characteristics and mechanical properties. Current Research in Food Science, 2025。