近日，仲愷農(nóng)業(yè)(ye)工程學(xué)(xue)院研究(jiu)人員在國(guó)(guo)際食(shi)品期刊(kan)《Current Research in Food Science》（中科院大類一(yi)區(qū)，IF：7）發(fā)(fa)表了題(ti)為"Edible 3D printed emulsion gels: Effects of inulin on sensory characteristics and mechanical properties"的(de)研究論(lun)文。在該論文中(zhong)，研究(jiu)人員(yuan)利用上海(hai)騰拔Universal TA國(guó)產(chǎn)質(zhì)構(gòu)(gou)儀用于測(cè)定(ding)3D打印(yin)乳液凝膠的(de)硬度(du)和粘附(fu)性等指標(biāo)(biao)。

菊粉是一種(zhong)益生元(yuan)，也是乳液凝膠(jiao)的有(you)效質(zhì)構(gòu)改良劑(ji)，對(duì)于咀嚼能(neng)力下降(jiang)的消費(fèi)(fei)者具有重要(yao)商業(yè)價(jià)(jia)值。本研究評(píng)(ping)估了菊粉對(duì) 3D 打(da)印乳液凝(ning)膠的打(da)印精度(du)、結(jié)構(gòu)完整性和(he)感官(guan)品質(zhì)的(de)影響(xiang)。研究(jiu)成功開(kāi)發(fā)出(chu)一種基于菊(ju)粉的乳液凝(ning)膠，該(gai)凝膠在 - 18°C 至 25°C 范圍(wei)內(nèi)具有理(li)想的(de)質(zhì)構(gòu)和冷凍(dong)穩(wěn)定性。流變學(xué)分析(xi)顯示，隨著菊粉(fen)含量(liang)的增加，凝(ning)膠的彈性(xing)顯著提升(sheng)。在頻(pin)率掃描中，儲(chǔ)(chu)能模量(liang)（G′）從 2.99×103 Pa（菊粉含(han)量 6.7%）上升至(zhi) 1.08×10? Pa（菊粉含(han)量 20%）；在振蕩掃(sao)描中，G′從 2.27×103 Pa 上(shang)升至 7.18×103 Pa。頻率和(he)觸變性(xing)測(cè)試表明(ming)，無(wú)鹽(yan)凝膠的(de)儲(chǔ)能模(mo)量（G′）和黏度最高(gao)。溫度掃描(miao)顯示，在 - 18°C 時(shí)凝膠(jiao)的模量達(dá)到峰(feng)值（G′=2.44×10? Pa；損耗模量 G″=1.09×10? Pa）。值得(de)注意(yi)的是，20% 菊粉凝膠(jiao)解凍(dong)后的 G′僅下降(jiang) 65%，而 6.7% 菊粉凝(ning)膠的 G′下(xia)降了 76%，這(zhe)證實(shí)高菊粉含(han)量的凝膠具(ju)有更(geng)好的凍融穩(wěn)定(ding)性。電(dian)子鼻檢測(cè)(ce)和感官評(píng)價(jià)表(biao)明，菊粉含量越(yue)高，茶(cha)籽油的特征氣(qi)味越淡。相關(guān)性(xing)分析(xi)顯示，硬度與脂(zhi)肪感和順滑感(gan)等感官(guan)屬性呈(cheng)負(fù)相關(guān)(guan)，這凸(tu)顯了儀器測(cè)量(liang)結(jié)果對(duì) 3D 打印食(shi)品感官質(zhì)(zhi)構(gòu)的預(yù)測(cè)價(jià)值(zhi)。

使用質(zhì)(zhi)構(gòu)儀進(jìn)行(xing)測(cè)試能夠模擬(ni)并直觀呈(cheng)現(xiàn)乳液在口腔(qiang)加工過(guò)程中(zhong)的行為(wei)，為 3D 打印乳(ru)液凝膠(jiao)的質(zhì)(zhi)構(gòu)特性提供有(you)價(jià)值(zhi)的見(jiàn)解。3D 打印乳(ru)液凝(ning)膠產(chǎn)品的(de)質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試(shi)結(jié)果如圖3所示(shi)。不出所料，打印(yin)產(chǎn)品的硬(ying)度隨菊粉(fen)含量的(de)增加而成比例(li)上升(sheng)。圖 3（a）顯(xian)示，含 20.00%（w/v）菊粉(fen)的乳(ru)液凝膠硬度最(zui)高，測(cè)(ce)得值為 108 gf，而配(pei)方 PC3 和 PC2 中(zhong)含 20.00%（w/v）菊粉的(de)產(chǎn)品硬度(du)值分別為 75 gf和(he) 50 gf。此外，圖 3（a）顯(xian)示 PC4、PC3 和 PC2 的最(zui)大負(fù)力(li)分別為 - 9 gf、-7 gf和(he) - 24gf，這些數(shù)(shu)值代表(biao)乳液凝(ning)膠的黏附性。上(shang)述結(jié)果表明(ming)，菊粉(fen)含量越高(gao)的乳液越易(yi)吞咽。這一發(fā)(fa)現(xiàn)與打印結(jié)果(guo)分析一致，說(shuō)(shuo)明隨著菊(ju)粉含量增加(jia)，乳液(ye)凝膠(jiao)體系(xi)變得(de)更加(jia)穩(wěn)定(ding)。

圖 3（b）顯(xian)示，打(da)印產(chǎn)品的硬度(du)并未隨鹽(yan)濃度的(de)增加而發(fā)生(sheng)顯著變化。然而(er)，打印(yin)產(chǎn)品的黏附性(xing)卻隨(sui)著鹽(yan)濃度(du)的升(sheng)高而逐漸增(zeng)強(qiáng)。具(ju)體而言，PC4、PB1、PB2、PB3、PB4 和(he) PB5 的最大(da)負(fù)力分別為(wei) - 9gf、-27gf、-39gf、-45gf、-56gf和 - 75gf。這一(yi)結(jié)果與流變(bian)儀分析(xi)得出的結(jié)論相(xiang)悖 —— 流(liu)變儀分析(xi)顯示(shi)，鹽的添加(jia)會(huì)導(dǎo)(dao)致乳液凝膠(jiao)的黏(nian)度和儲(chǔ)能模(mo)量（G′）下降。

由于蔗糖分子(zi)體積較小，無(wú)法(fa)像大型多(duo)糖分(fen)子那(na)樣形成堅(jiān)(jian)固的三維網(wǎng)(wang)絡(luò)結(jié)構(gòu)(gou)。因此(ci)，蔗糖(tang)的添加對(duì)乳液(ye)凝膠(jiao)的流變學(xué)特性(xing)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性(xing)影響甚微(wei)。結(jié)果，添加了蔗(zhe)糖的打(da)印產(chǎn)品在質(zhì)(zhi)構(gòu)儀測(cè)試(shi)結(jié)果(guo)中未表現(xiàn)出(chu)顯著差異(yi)。

圖3 含有不同含(han)量菊(ju)粉（a）、鹽（b）和蔗(zhe)糖（c）的3D打印(yin)乳液凝(ning)膠的質(zhì)構(gòu)

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