近日，仲愷(kai)農(nóng)業(yè)工程學(xue)院研究人員(yuan)在國際(ji)食品期刊《Current Research in Food Science》（中(zhong)科院(yuan)大類(lei)一區(qū)，IF：7）發(fā)(fa)表了(le)題為(wei)"Edible 3D printed emulsion gels: Effects of inulin on sensory characteristics and mechanical properties"的研究論文。在該論文中，研(yan)究人員利(li)用上海騰拔(ba)Universal TA國產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀用(yong)于測定(ding)3D打印乳液凝膠(jiao)的硬度和粘(zhan)附性等指標。

菊粉(fen)是一種益生(sheng)元，也是乳(ru)液凝膠的有(you)效質(zhì)構(gòu)(gou)改良劑，對于咀(ju)嚼能(neng)力下降的消(xiao)費者(zhe)具有重要商業(yè)(ye)價值。本研(yan)究評估了菊粉(fen)對 3D 打(da)印乳液凝膠的(de)打印精(jing)度、結(jié)(jie)構(gòu)完(wan)整性和感(gan)官品質(zhì)的影響(xiang)。研究成功(gong)開發(fā)出(chu)一種基(ji)于菊粉的(de)乳液凝膠(jiao)，該凝膠在 - 18°C 至(zhi) 25°C 范圍內(nèi)具(ju)有理想的(de)質(zhì)構(gòu)(gou)和冷凍穩(wěn)定性(xing)。流變學分(fen)析顯(xian)示，隨著菊粉含(han)量的增加，凝膠(jiao)的彈性顯著(zhu)提升。在頻(pin)率掃(sao)描中(zhong)，儲能模量（G′）從 2.99×103 Pa（菊(ju)粉含量 6.7%）上(shang)升至(zhi) 1.08×10? Pa（菊粉(fen)含量 20%）；在(zai)振蕩掃描(miao)中，G′從 2.27×103 Pa 上(shang)升至 7.18×103 Pa。頻率和觸(chu)變性測試(shi)表明，無(wu)鹽凝(ning)膠的儲能模(mo)量（G′）和黏度最(zui)高。溫度掃描(miao)顯示，在 - 18°C 時凝膠(jiao)的模量達到(dao)峰值(zhi)（G′=2.44×10? Pa；損耗模量 G″=1.09×10? Pa）。值得注意的是(shi)，20% 菊粉凝膠解凍(dong)后的(de) G′僅下(xia)降 65%，而 6.7% 菊(ju)粉凝膠的(de) G′下降了 76%，這證實(shi)高菊(ju)粉含(han)量的凝膠具有(you)更好的凍融(rong)穩(wěn)定性(xing)。電子鼻檢(jian)測和(he)感官評(ping)價表明，菊粉含(han)量越高，茶(cha)籽油的特征(zheng)氣味越淡。相(xiang)關(guān)性分(fen)析顯示(shi)，硬度(du)與脂(zhi)肪感和順滑感(gan)等感(gan)官屬性呈負相(xiang)關(guān)，這凸顯了儀(yi)器測量結(jié)果(guo)對 3D 打(da)印食(shi)品感官質(zhì)(zhi)構(gòu)的預測(ce)價值。

使用質(zhì)構(gòu)儀(yi)進行測(ce)試能夠模(mo)擬并(bing)直觀呈現(xiàn)乳液(ye)在口腔加工過(guo)程中的(de)行為(wei)，為 3D 打印(yin)乳液(ye)凝膠的質(zhì)構(gòu)(gou)特性提供有價(jia)值的見(jian)解。3D 打印(yin)乳液凝膠產(chǎn)品(pin)的質(zhì)構(gòu)儀(yi)測試結(jié)(jie)果如(ru)圖3所示。不出所(suo)料，打印產(chǎn)(chan)品的硬度(du)隨菊粉含(han)量的增加(jia)而成比(bi)例上(shang)升。圖 3（a）顯示(shi)，含 20.00%（w/v）菊粉的乳(ru)液凝膠硬度(du)最高，測得值(zhi)為 108 gf，而配(pei)方 PC3 和 PC2 中(zhong)含 20.00%（w/v）菊粉(fen)的產(chǎn)品(pin)硬度值(zhi)分別為 75 gf和(he) 50 gf。此外(wai)，圖 3（a）顯(xian)示 PC4、PC3 和 PC2 的最大負(fu)力分別為 - 9 gf、-7 gf和 - 24gf，這(zhe)些數(shù)值代表(biao)乳液凝膠(jiao)的黏(nian)附性。上(shang)述結(jié)果表明，菊(ju)粉含量越(yue)高的乳液越易(yi)吞咽。這一(yi)發(fā)現(xiàn)(xian)與打印結(jié)(jie)果分(fen)析一致，說(shuo)明隨著(zhe)菊粉(fen)含量增加，乳(ru)液凝膠體系(xi)變得更加穩(wěn)(wen)定。

圖 3（b）顯(xian)示，打印(yin)產(chǎn)品(pin)的硬度(du)并未(wei)隨鹽濃度的增(zeng)加而發(fā)生顯(xian)著變化。然而(er)，打印產(chǎn)(chan)品的黏附性卻(que)隨著鹽濃(nong)度的升高而(er)逐漸增(zeng)強。具(ju)體而言，PC4、PB1、PB2、PB3、PB4 和 PB5 的(de)最大負力分別(bie)為 - 9gf、-27gf、-39gf、-45gf、-56gf和 - 75gf。這一結(jié)(jie)果與流變儀分(fen)析得出的(de)結(jié)論相悖(bei) —— 流變儀(yi)分析(xi)顯示，鹽的添加(jia)會導致乳液凝(ning)膠的黏度和儲(chu)能模(mo)量（G′）下(xia)降。

由于蔗(zhe)糖分子體積較(jiao)小，無法(fa)像大型多糖分(fen)子那樣形(xing)成堅固的三(san)維網(wǎng)(wang)絡結(jié)構(gòu)(gou)。因此，蔗(zhe)糖的添(tian)加對(dui)乳液凝(ning)膠的流變學(xue)特性和(he)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性(xing)影響甚微(wei)。結(jié)果，添(tian)加了蔗糖(tang)的打印(yin)產(chǎn)品在質(zhì)(zhi)構(gòu)儀測(ce)試結(jié)(jie)果中未表現(xiàn)出(chu)顯著差異。

圖3 含有不同(tong)含量菊(ju)粉（a）、鹽(yan)（b）和蔗糖（c）的3D打印(yin)乳液凝(ning)膠的質(zhì)構(gòu)

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