近日，仲愷農(nóng)(nong)業(yè)工程學(xue)院研究人員在(zai)國際食品(pin)期刊《Current Research in Food Science》（中科院大(da)類一區(qū)，IF：7）發(fā)表(biao)了題為"Edible 3D printed emulsion gels: Effects of inulin on sensory characteristics and mechanical properties"的(de)研究論文(wen)。在該論文(wen)中，研(yan)究人(ren)員利用上海(hai)騰拔Universal TA國產(chǎn)(chan)質(zhì)構(gòu)儀用(yong)于測(ce)定3D打印乳液凝(ning)膠的硬度和粘(zhan)附性等指標。

菊粉是一(yi)種益生元，也(ye)是乳(ru)液凝膠的有(you)效質(zhì)(zhi)構(gòu)改良(liang)劑，對于(yu)咀嚼(jue)能力下降的(de)消費者(zhe)具有重要(yao)商業(yè)價值。本(ben)研究評估了菊(ju)粉對 3D 打印乳(ru)液凝膠的打印(yin)精度、結(jié)構(gòu)完整(zheng)性和感官品(pin)質(zhì)的影(ying)響。研究成功開(kai)發(fā)出一種基于(yu)菊粉(fen)的乳液凝(ning)膠，該凝膠(jiao)在 - 18°C 至(zhi) 25°C 范圍內(nèi)(nei)具有理(li)想的質(zhì)(zhi)構(gòu)和冷(leng)凍穩(wěn)定(ding)性。流變學分析顯(xian)示，隨(sui)著菊粉含量(liang)的增加(jia)，凝膠(jiao)的彈性(xing)顯著提升(sheng)。在頻率掃描中(zhong)，儲能模量（G′）從(cong) 2.99×103 Pa（菊粉含(han)量 6.7%）上(shang)升至(zhi) 1.08×10? Pa（菊粉含量 20%）；在振(zhen)蕩掃(sao)描中，G′從 2.27×103 Pa 上升至(zhi) 7.18×103 Pa。頻率(lv)和觸(chu)變性測試(shi)表明，無鹽(yan)凝膠的儲能模(mo)量（G′）和黏度最高(gao)。溫度掃(sao)描顯示，在 - 18°C 時(shi)凝膠的(de)模量達到峰(feng)值（G′=2.44×10? Pa；損耗模(mo)量 G″=1.09×10? Pa）。值得注意的是(shi)，20% 菊粉凝膠解(jie)凍后的(de) G′僅下降 65%，而(er) 6.7% 菊粉(fen)凝膠的 G′下降(jiang)了 76%，這證實高菊(ju)粉含(han)量的凝膠具(ju)有更(geng)好的凍融穩(wěn)定(ding)性。電子鼻檢測(ce)和感(gan)官評(ping)價表明(ming)，菊粉含量越高(gao)，茶籽油的特征(zheng)氣味越(yue)淡。相關(guān)性分(fen)析顯(xian)示，硬(ying)度與脂(zhi)肪感和(he)順滑感等感官(guan)屬性(xing)呈負相關(guān)，這(zhe)凸顯了儀器測(ce)量結(jié)果對(dui) 3D 打印食(shi)品感官質(zhì)(zhi)構(gòu)的預測(ce)價值(zhi)。

使用(yong)質(zhì)構(gòu)(gou)儀進行測(ce)試能夠(gou)模擬(ni)并直觀呈現(xiàn)(xian)乳液在(zai)口腔加工過(guo)程中的行為，為(wei) 3D 打印(yin)乳液(ye)凝膠(jiao)的質(zhì)構(gòu)特(te)性提供(gong)有價值的(de)見解。3D 打印(yin)乳液凝膠產(chǎn)品(pin)的質(zhì)構(gòu)儀測(ce)試結(jié)果如圖(tu)3所示。不出所(suo)料，打(da)印產(chǎn)品的(de)硬度隨菊粉(fen)含量(liang)的增(zeng)加而(er)成比例上(shang)升。圖 3（a）顯示，含 20.00%（w/v）菊(ju)粉的乳液凝膠(jiao)硬度最高(gao)，測得值為 108 gf，而配(pei)方 PC3 和(he) PC2 中含(han) 20.00%（w/v）菊粉的(de)產(chǎn)品硬度值分(fen)別為 75 gf和 50 gf。此外，圖(tu) 3（a）顯示 PC4、PC3 和 PC2 的最大(da)負力分別為 - 9 gf、-7 gf和(he) - 24gf，這些數(shù)值(zhi)代表乳液(ye)凝膠的黏附(fu)性。上述(shu)結(jié)果(guo)表明，菊粉(fen)含量(liang)越高的乳液越(yue)易吞咽。這一(yi)發(fā)現(xiàn)與(yu)打印結(jié)果(guo)分析(xi)一致，說明隨(sui)著菊粉含量增(zeng)加，乳液凝膠(jiao)體系變得更加(jia)穩(wěn)定。

圖 3（b）顯(xian)示，打印產(chǎn)(chan)品的(de)硬度并未(wei)隨鹽濃(nong)度的增加而(er)發(fā)生顯(xian)著變(bian)化。然而，打印產(chǎn)(chan)品的黏附性(xing)卻隨著鹽(yan)濃度(du)的升高而逐(zhu)漸增強。具體而(er)言，PC4、PB1、PB2、PB3、PB4 和 PB5 的最(zui)大負(fu)力分別為 - 9gf、-27gf、-39gf、-45gf、-56gf和 - 75gf。這(zhe)一結(jié)果(guo)與流變儀(yi)分析(xi)得出(chu)的結(jié)論(lun)相悖(bei) —— 流變儀分析(xi)顯示，鹽(yan)的添加會導致(zhi)乳液凝(ning)膠的黏度和(he)儲能模量(liang)（G′）下降。

由于蔗糖(tang)分子體積較小(xiao)，無法像大(da)型多糖(tang)分子那樣(yang)形成堅固的三(san)維網(wǎng)絡(luo)結(jié)構(gòu)。因(yin)此，蔗糖(tang)的添(tian)加對乳液(ye)凝膠的(de)流變學特性和(he)結(jié)構(gòu)穩(wěn)(wen)定性影響(xiang)甚微。結(jié)(jie)果，添加(jia)了蔗(zhe)糖的打印產(chǎn)品(pin)在質(zhì)構(gòu)儀測(ce)試結(jié)果(guo)中未(wei)表現(xiàn)出顯著差(cha)異。

圖3 含有(you)不同含量(liang)菊粉（a）、鹽（b）和蔗(zhe)糖（c）的3D打印(yin)乳液凝膠的(de)質(zhì)構(gòu)

參考文(wen)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。