近日，上海騰拔(ba)Universal TA質構儀(yi)助力浙江大(da)學研究人員在國(guo)際食品期刊(kan)《Journal of Food Engineering》(Q1，IF：5.5)發(fā)表(biao)了題為"Microscale 3D printing of fish analogues using soy protein food ink"的研(yan)究論文。

由3D打印食(shi)品技(ji)術制造的(de)植物基仿肉(rou)越來越受(shou)歡迎。在該(gai)研究(jiu)中，研究(jiu)人員使用大豆(dou)分離蛋(dan)白(SPI)、黃原膠(XG)和大(da)米淀(dian)粉(RS)作為食品(pin)油墨用于(yu)3D打印仿(fang)魚；研究(jiu)人員評估(gu)了不同濃度(du)比率(lv)下SPI/XG/RS食品油墨的(de)可打印(yin)性。通過調整打(da)印參數(shu)，研究人員成(cheng)功獲得(de)真實魚肌纖維(wei)范圍(wei)內細絲(寬(kuan)度97.36μm)的高打印(yin)分辨率。通過調(diao)節(jié)結(jie)構幾何(he)形狀，研究(jiu)人員獲(huo)得具有(you)類似(shi)真實魚肉(rou)質構的仿(fang)魚，這揭示了(le)3D打印可(ke)以將仿肉調(diao)節(jié)出類(lei)似肌纖維(wei)質構的能力(li)。研究(jiu)證實(shi)微尺度上(shang)高精度3D打印可(ke)以產生植物(wu)基類(lei)似魚(yu)肉的結(jie)構，為3D打印出具(ju)有令(ling)人愉悅口感的(de)仿肉提供(gong)了一個(ge)系統(tǒng)方(fang)法。

在該研(yan)究中，研(yan)究人員(yuan)使用上海騰拔(ba)Universal TA質構(gou)儀測定了真(zhen)實黃(huang)花魚和(he)仿魚的硬度(du)、彈性、粘(zhan)附力(li)、咀嚼性(xing)和膠粘(zhan)性指標。使(shi)用200 μm或600 μm錐(zhui)形針(zhen)3D打印的不(bu)同孔(kong)隙率(15.86%、35.64%、56.69%和73.59%)網(wang)架結構(2 × 2 × 1 cm³)，然后用上海(hai)騰拔Universal TA質構(gou)儀配置直徑(jing)36mm柱形探頭(tou)對其進(jin)行測(ce)試。樣(yang)品在85℃下蒸制5分(fen)鐘，然后將蒸(zheng)制好的樣品(pin)放在質構儀測(ce)試平臺上，用(yong)柱形探(tan)頭以1mm/s的速度下(xia)壓樣品30%。

仿肉和仿魚的(de)質構顯著受其(qi)結構、力學和表(biao)面性質所(suo)決定(ding)。一些質構指(zhi)標可(ke)以通過(guo)全質構分析來(lai)測定，包括硬度(du)、彈性、粘附力、咀(ju)嚼性(xing)和膠粘性。前(qian)三者為初(chu)級質(zhi)構指標，后兩(liang)者為次(ci)級全(quan)質構分析(xi)變量。在該(gai)研究中，研究人(ren)員使用200 μm或600 μm噴嘴制造(zao)的不同孔隙(xi)率打印(yin)樣品，將其(qi)蒸制，然后(hou)探究(jiu)其質(zhi)構特(te)性，并(bing)將其(qi)與黃花魚背(bei)部肌肉對比(bi)。為了(le)說明打印樣品(pin)與真實魚(yu)的相似(shi)，我們將黃花魚(yu)背部肌(ji)肉每個質構指(zhi)標的平均值定(ding)義為10分。仿魚打(da)印樣(yang)品相(xiang)應的平均值和(he)標準差根(gen)據比例(li)也被計算。

硬度(du)是阻止變(bian)形的力(li)。在上圖a中，當孔(kong)隙率(lv)從15.86%增(zeng)加到(dao)73.50%，樣品硬度逐漸(jian)下降。對于200 μm噴嘴(zui)打印的樣品，硬(ying)度從7.11 ± 0.87 N下降到 1.90 ± 0.16 N；而對于600 μm噴嘴(zui)打印的(de)樣品，樣品硬度(du)從3.82 ± 0.46 N下降(jiang)到0.62 ± 0.15 N，這表面(mian)更小的孔隙(xi)率和(he)更細的(de)細絲能(neng)夠產生更(geng)大的硬度。在打(da)印期間，更小(xiao)的噴嘴帶來的(de)更大硬(ying)度導(dao)致食(shi)品油墨中(zhong)的原(yuan)料更(geng)緊湊，且(qie)在質構分析中(zhong)很難變形。因此(ci)，在相同孔隙率(lv)下，200 μm細絲制備的(de)樣品(pin)比600 μm細絲制備(bei)的樣品更硬?？?kong)隙率(lv)15.86%的200μm細絲(si)打印樣品硬(ying)度(7.11 ± 0.87 N) 非(fei)常接(jie)近其真實(shi)對照(zhao)物(7.04 ± 1.77 N)。

當變形力去(qu)除后物(wu)體恢(hui)復到其未變(bian)形狀態(tài)(tai)的比率被(bei)定義為彈(dan)性。在上圖b中，不(bu)管精度(du)和孔隙率(lv)，所有打印樣品(pin)的彈性(xing)大約為0.6。這(zhe)說明SPI/XG/RS質地彈性(xing)取決于原(yuan)料配方，而很少(shao)受打印參數的(de)影響。蒸制(zhi)S20 × 3R15食品油墨材料(liao)彈性媲美(mei)真實黃花(hua)魚背(bei)部肌(ji)肉彈性(0.58 ± 0.09)。

為了(le)克服(fu)食物(wu)表面與(yu)與食物接(jie)觸的(de)材料表(biao)面之間(jian)的吸附力，需要(yao)一個(ge)反作用力，并(bing)將其定(ding)義為粘(zhan)附力。在上(shang)圖c中(zhong)，不管孔隙率和(he)打印精(jing)度，所(suo)有打印樣品(pin)的粘附力(li)大約(yue)為2.5，這可(ke)能也與材(cai)料本身(shen)有關(guan)。打印樣品(pin)的粘附(fu)力接近真實魚(yu)的粘附力(2.21 ± 0.93)。

咀嚼性被(bei)定義為咀嚼(jue)固體樣品到吞(tun)咽狀(zhuang)態(tài)所需(xu)的能量，它被定(ding)義為(wei)是硬度(du)*內聚(ju)性*彈性。在上(shang)圖d中，打印樣(yang)品的咀嚼性隨(sui)孔隙率和打印(yin)精度變(bian)化。隨(sui)著孔隙率(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600 μm細絲(si)，咀嚼(jue)性從154.28 ± 21.33 變化到(dao)23.28 ± 4.83。黃花魚真實背(bei)部肌肉(rou)的咀嚼(jue)性為(wei)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。

膠粘性是瓦解(jie)一個半固體食(shi)品到利于(yu)吞咽狀態(tài)(tai)所需的能量，被(bei)定義為是硬度(du)*內聚性(xing)。上圖e顯示了不(bu)同孔隙(xi)率和細(xi)絲對打印樣品(pin)膠粘性的影響(xiang)。隨著孔隙率的(de)增加，打(da)印樣品膠粘性(xing)發(fā)生(sheng)下降。對于(yu)200 μm細絲打印樣品(pin)，膠粘性從436.36 ± 51.42下降(jiang)到116.14 ± 9.94；然而，對于600 μm細絲打印(yin)樣品，膠粘性從(cong)246.48 ± 24.74下降到35.37 ± 8.72。黃花(hua)魚背部肌肉真(zhen)實膠粘(zhan)性為321.85 ± 113.66，與孔隙率為15.86%的(de)200 μm細絲打(da)印樣品(pin)膠粘性(xing)值(436.36 ± 51.42)相似。

總之，研究人(ren)員通過不(bu)同的孔(kong)隙率和(he)噴嘴大小來調(diao)節(jié)3D食(shi)品質(zhi)構特(te)性。通過控制(zhi)食品(pin)油墨(mo)配方和設計模(mo)型，我(wo)們可能創(chuàng)造具(ju)有特定質構(gou)的個性化食品(pin)。在此，研究人員(yuan)生產(chan)出孔隙率為15.86%的200 μm細絲打印樣品(pin)，被叫(jiao)做“仿魚"，其具有(you)黃花魚真(zhen)實背部肌肉一(yi)樣的質(zhi)構特性，特別(bie)是硬度(du)和彈性。

原文下(xia)載鏈(lian)接

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