近日，仲(zhong)愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)(xue)院研究人(ren)員在國際食(shi)品期刊《Current Research in Food Science》（中科(ke)院大(da)類一區(qū)(qu)，IF：7）發(fā)表了(le)題為"Edible 3D printed emulsion gels: Effects of inulin on sensory characteristics and mechanical properties"的研究論(lun)文。在該論文(wen)中，研(yan)究人員利用上(shang)海騰拔Universal TA國(guo)產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀用于(yu)測定3D打(da)印乳液(ye)凝膠(jiao)的硬度和粘附(fu)性等指標。

菊粉是一種益(yi)生元，也是(shi)乳液凝膠的(de)有效(xiao)質(zhì)構(gòu)改(gai)良劑，對于(yu)咀嚼能(neng)力下降的(de)消費者具有重(zhong)要商業(yè)(ye)價值。本研究(jiu)評估了菊粉(fen)對 3D 打印乳液凝(ning)膠的打印精度(du)、結(jié)構(gòu)完整性和(he)感官品(pin)質(zhì)的影響(xiang)。研究成功開發(fā)(fa)出一種基于(yu)菊粉的乳液(ye)凝膠，該凝膠(jiao)在 - 18°C 至 25°C 范圍(wei)內(nèi)具有理(li)想的質(zhì)(zhi)構(gòu)和冷(leng)凍穩(wěn)定性。流變(bian)學(xué)分析(xi)顯示，隨著菊粉(fen)含量(liang)的增(zeng)加，凝膠的(de)彈性(xing)顯著(zhu)提升。在(zai)頻率(lv)掃描中，儲能模(mo)量（G′）從(cong) 2.99×103 Pa（菊粉(fen)含量 6.7%）上升至(zhi) 1.08×10? Pa（菊粉(fen)含量 20%）；在(zai)振蕩掃(sao)描中，G′從 2.27×103 Pa 上升(sheng)至 7.18×103 Pa。頻(pin)率和(he)觸變性測試表(biao)明，無鹽凝(ning)膠的儲能(neng)模量(liang)（G′）和黏度最(zui)高。溫度掃描(miao)顯示(shi)，在 - 18°C 時凝(ning)膠的(de)模量達(da)到峰(feng)值（G′=2.44×10? Pa；損耗模(mo)量 G″=1.09×10? Pa）。值得(de)注意的(de)是，20% 菊粉凝膠(jiao)解凍(dong)后的 G′僅(jin)下降 65%，而 6.7% 菊(ju)粉凝(ning)膠的 G′下降(jiang)了 76%，這證(zheng)實高菊(ju)粉含量的凝(ning)膠具有更好的(de)凍融穩(wěn)(wen)定性。電子鼻檢(jian)測和感(gan)官評價(jia)表明，菊(ju)粉含量越高，茶(cha)籽油的特(te)征氣味(wei)越淡(dan)。相關(guān)性分(fen)析顯示，硬度(du)與脂肪感(gan)和順滑感等(deng)感官屬性(xing)呈負(fu)相關(guān)，這凸顯了(le)儀器測量(liang)結(jié)果對 3D 打印食(shi)品感官質(zhì)構(gòu)的(de)預(yù)測(ce)價值。

使用質(zhì)構(gòu)儀(yi)進行測(ce)試能夠模擬并(bing)直觀呈現(xiàn)(xian)乳液在口腔(qiang)加工過程(cheng)中的行為，為(wei) 3D 打印乳液凝(ning)膠的質(zhì)構(gòu)特(te)性提供有價值(zhi)的見(jian)解。3D 打(da)印乳(ru)液凝膠產(chǎn)(chan)品的(de)質(zhì)構(gòu)儀測試(shi)結(jié)果如圖(tu)3所示。不出(chu)所料(liao)，打印產(chǎn)品(pin)的硬(ying)度隨菊(ju)粉含量(liang)的增加而成比(bi)例上升。圖 3（a）顯(xian)示，含 20.00%（w/v）菊粉的乳(ru)液凝(ning)膠硬度最(zui)高，測得值(zhi)為 108 gf，而配方(fang) PC3 和 PC2 中含 20.00%（w/v）菊粉(fen)的產(chǎn)品硬度(du)值分別為 75 gf和 50 gf。此(ci)外，圖 3（a）顯示 PC4、PC3 和 PC2 的(de)最大負(fu)力分別為 - 9 gf、-7 gf和(he) - 24gf，這些數(shù)值代(dai)表乳液凝(ning)膠的黏(nian)附性。上述結(jié)(jie)果表明，菊粉含(han)量越高的乳液(ye)越易吞(tun)咽。這一(yi)發(fā)現(xiàn)與打印結(jié)(jie)果分(fen)析一致，說(shuo)明隨著菊粉含(han)量增(zeng)加，乳液凝膠體(ti)系變得(de)更加穩(wěn)定。

圖 3（b）顯(xian)示，打印產(chǎn)(chan)品的硬度并未(wei)隨鹽濃度(du)的增加而發(fā)生(sheng)顯著變化(hua)。然而，打印(yin)產(chǎn)品(pin)的黏附性卻隨(sui)著鹽濃(nong)度的升高(gao)而逐(zhu)漸增強。具體(ti)而言，PC4、PB1、PB2、PB3、PB4 和 PB5 的最大(da)負力分別為 - 9gf、-27gf、-39gf、-45gf、-56gf和(he) - 75gf。這一(yi)結(jié)果與流變儀(yi)分析得出(chu)的結(jié)(jie)論相(xiang)悖 —— 流(liu)變儀(yi)分析顯示(shi)，鹽的添加(jia)會導(dǎo)(dao)致乳液凝膠的(de)黏度和儲(chu)能模量（G′）下(xia)降。

由于蔗糖分(fen)子體(ti)積較小，無法像(xiang)大型多糖分(fen)子那樣(yang)形成堅固的三(san)維網(wǎng)絡(luò)結(jié)(jie)構(gòu)。因(yin)此，蔗糖的添加(jia)對乳液(ye)凝膠的流(liu)變學(xué)特(te)性和(he)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影(ying)響甚(shen)微。結(jié)果(guo)，添加(jia)了蔗糖(tang)的打印產(chǎn)(chan)品在(zai)質(zhì)構(gòu)儀測試(shi)結(jié)果中未(wei)表現(xiàn)(xian)出顯著差異。

圖3 含有不(bu)同含量菊粉(fen)（a）、鹽（b）和蔗(zhe)糖（c）的3D打印乳液(ye)凝膠(jiao)的質(zhì)構(gòu)

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