近日，上海騰拔(ba)Universal TA質構儀助力(li)浙江大學研(yan)究人員在國(guo)際食品期刊《Journal of Food Engineering》(Q1，IF：5.5)發(fā)表了題(ti)為"Microscale 3D printing of fish analogues using soy protein food ink"的研究(jiu)論文。

由3D打印食品技(ji)術制造的(de)植物(wu)基仿(fang)肉越(yue)來越受歡迎。在(zai)該研究中(zhong)，研究人員使(shi)用大豆分離(li)蛋白(bai)(SPI)、黃原膠(XG)和大(da)米淀(dian)粉(RS)作為食品油(you)墨用于(yu)3D打印仿魚；研(yan)究人員評(ping)估了不同(tong)濃度比率下SPI/XG/RS食(shi)品油墨的可(ke)打印性。通過調(diao)整打印參(can)數(shù)，研究人員(yuan)成功獲(huo)得真(zhen)實魚肌(ji)纖維范(fan)圍內(nèi)(nei)細絲(寬度(du)97.36μm)的高打印分(fen)辨率。通過調節(jié)(jie)結構(gou)幾何(he)形狀，研究(jiu)人員獲得(de)具有類似(shi)真實魚肉質構(gou)的仿(fang)魚，這揭示(shi)了3D打印可以將(jiang)仿肉(rou)調節(jié)出(chu)類似肌纖維(wei)質構的能(neng)力。研究證實(shi)微尺度(du)上高精度(du)3D打印可以產(chǎn)(chan)生植物基類(lei)似魚肉(rou)的結(jie)構，為3D打印出具(ju)有令人愉(yu)悅口感的仿(fang)肉提供了一(yi)個系統(tǒng)方法。

在該研究中，研(yan)究人(ren)員使用上(shang)海騰拔Universal TA質(zhi)構儀測定了真(zhen)實黃(huang)花魚和(he)仿魚的(de)硬度、彈性、粘(zhan)附力(li)、咀嚼性和(he)膠粘性(xing)指標(biao)。使用200 μm或600 μm錐形(xing)針3D打印的(de)不同孔隙率(lv)(15.86%、35.64%、56.69%和73.59%)網(wǎng)(wang)架結構(2 × 2 × 1 cm³)，然后用上海(hai)騰拔Universal TA質構儀配(pei)置直徑36mm柱(zhu)形探(tan)頭對其進行測(ce)試。樣(yang)品在85℃下蒸制(zhi)5分鐘，然(ran)后將蒸(zheng)制好的樣品放(fang)在質構儀測試(shi)平臺上(shang)，用柱形探(tan)頭以1mm/s的速度(du)下壓樣品30%。

仿肉和仿魚(yu)的質構顯(xian)著受其結構(gou)、力學和表面(mian)性質所決定(ding)。一些(xie)質構指標可以(yi)通過全質構(gou)分析來(lai)測定，包括硬(ying)度、彈性(xing)、粘附力、咀嚼性(xing)和膠粘性(xing)。前三者為初級(ji)質構指標，后兩(liang)者為次級全質(zhi)構分析變量(liang)。在該(gai)研究(jiu)中，研究人(ren)員使用200 μm或600 μm噴(pen)嘴制造的不(bu)同孔隙(xi)率打(da)印樣(yang)品，將其(qi)蒸制，然后探(tan)究其質構特性(xing)，并將其與黃花(hua)魚背部肌肉(rou)對比。為了(le)說明(ming)打印(yin)樣品與真實魚(yu)的相似，我們將(jiang)黃花(hua)魚背部(bu)肌肉每個質構(gou)指標的(de)平均值定義(yi)為10分(fen)。仿魚打(da)印樣品相應(ying)的平(ping)均值和標準差(cha)根據(jù)比(bi)例也被計(ji)算。

硬度是阻止變(bian)形的力。在上圖(tu)a中，當孔隙率從(cong)15.86%增加到73.50%，樣(yang)品硬度(du)逐漸(jian)下降。對于200 μm噴(pen)嘴打印的樣品(pin)，硬度從7.11 ± 0.87 N下(xia)降到(dao) 1.90 ± 0.16 N；而對于600 μm噴嘴打(da)印的樣品，樣品(pin)硬度從3.82 ± 0.46 N下(xia)降到0.62 ± 0.15 N，這表(biao)面更(geng)小的(de)孔隙率(lv)和更細的細(xi)絲能夠(gou)產(chǎn)生更大的硬(ying)度。在打印期間(jian)，更小的噴嘴帶(dai)來的(de)更大硬(ying)度導致食(shi)品油(you)墨中(zhong)的原(yuan)料更緊(jin)湊，且在(zai)質構分析中(zhong)很難變形(xing)。因此，在相同(tong)孔隙率下(xia)，200 μm細絲制備(bei)的樣品(pin)比600 μm細(xi)絲制備的樣(yang)品更硬?？?kong)隙率(lv)15.86%的200μm細絲打(da)印樣(yang)品硬度(7.11 ± 0.87 N) 非(fei)常接近(jin)其真實對照物(wu)(7.04 ± 1.77 N)。

當變形力去(qu)除后物體恢復(fu)到其未變形狀(zhuang)態(tài)的比率被定(ding)義為彈性。在(zai)上圖b中(zhong)，不管精度(du)和孔隙率，所有(you)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(dan)性取(qu)決于原料配方(fang)，而很少受打(da)印參數(shù)的(de)影響。蒸制S20 × 3R15食品(pin)油墨材(cai)料彈性媲美真(zhen)實黃花魚(yu)背部肌(ji)肉彈性(0.58 ± 0.09)。

為了克服(fu)食物表(biao)面與與食物接(jie)觸的材(cai)料表面之間的(de)吸附力(li)，需要一個(ge)反作(zuo)用力，并將其(qi)定義為粘附(fu)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(yang)品的粘附力(li)大約(yue)為2.5，這可能也(ye)與材料(liao)本身有(you)關。打印樣(yang)品的粘(zhan)附力(li)接近真(zhen)實魚的粘(zhan)附力(2.21 ± 0.93)。

咀嚼性被定義(yi)為咀嚼固體樣(yang)品到吞咽(yan)狀態(tài)所(suo)需的能量(liang)，它被定義(yi)為是硬度*內(nèi)聚(ju)性*彈性。在(zai)上圖(tu)d中，打(da)印樣品的(de)咀嚼(jue)性隨孔隙率和(he)打印(yin)精度(du)變化(hua)。隨著孔隙率(lv)從15.86%變(bian)化到73.50%，對(dui)于200 μm細絲，咀嚼(jue)性從(cong)248.72 ± 38.18變化到80.26 ± 7.82；對于600 μm細(xi)絲，咀嚼性從154.28 ± 21.33 變(bian)化到23.28 ± 4.83。黃花(hua)魚真實(shi)背部肌肉的(de)咀嚼性為185.76 ± 74.79，這與孔隙率為15.86%的200 μm細絲打印樣品咀嚼(jue)性 (248.72 ± 38.18)一致(zhi)。

膠粘(zhan)性是瓦解(jie)一個半固體食(shi)品到利于(yu)吞咽狀態(tài)所需(xu)的能量，被定(ding)義為是硬度(du)*內(nèi)聚性。上圖e顯(xian)示了不(bu)同孔隙率和(he)細絲對(dui)打印樣品膠(jiao)粘性的影(ying)響。隨著孔隙率(lv)的增加(jia)，打印(yin)樣品(pin)膠粘(zhan)性發(fā)生下降(jiang)。對于200 μm細絲打印樣(yang)品，膠粘性從436.36 ± 51.42下降到(dao)116.14 ± 9.94；然而，對于(yu)600 μm細絲打印樣品(pin)，膠粘性從(cong)246.48 ± 24.74下降到35.37 ± 8.72。黃花魚(yu)背部肌肉(rou)真實膠粘性為(wei)321.85 ± 113.66，與孔隙率(lv)為15.86%的200 μm細絲(si)打印樣品(pin)膠粘(zhan)性值(436.36 ± 51.42)相似。

總之，研究人員(yuan)通過(guo)不同的(de)孔隙(xi)率和噴嘴大小(xiao)來調節(jié)3D食品質(zhi)構特性。通(tong)過控制(zhi)食品油墨(mo)配方和(he)設計模型，我(wo)們可能創(chuàng)造(zao)具有(you)特定質構的個(ge)性化(hua)食品。在此(ci)，研究人(ren)員生產(chǎn)出孔隙(xi)率為15.86%的200 μm細絲打印(yin)樣品，被叫(jiao)做“仿魚(yu)"，其具有黃花魚(yu)真實背(bei)部肌肉一(yi)樣的質構特性(xing)，特別是(shi)硬度和彈(dan)性。

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