近日(ri)，仲愷農(nóng)業(yè)工(gong)程學(xué)院研究人(ren)員在國際(ji)食品期刊《Current Research in Food Science》（中科(ke)院大類一區(qū)(qu)，IF：7）發(fā)表了題為"Edible 3D printed emulsion gels: Effects of inulin on sensory characteristics and mechanical properties"的(de)研究論文。在該論(lun)文中，研(yan)究人員利用(yong)上海騰拔(ba)Universal TA國產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀(yi)用于測定3D打(da)印乳液凝膠(jiao)的硬度和(he)粘附(fu)性等指標(biāo)。

菊粉是一種益(yi)生元，也是(shi)乳液凝膠(jiao)的有效質(zhì)構(gòu)改(gai)良劑(ji)，對于咀嚼能(neng)力下降(jiang)的消(xiao)費者(zhe)具有重要商業(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(da)印精(jing)度、結(jié)構(gòu)(gou)完整性(xing)和感官品質(zhì)的(de)影響(xiang)。研究成功(gong)開發(fā)出一種(zhong)基于菊(ju)粉的乳(ru)液凝(ning)膠，該凝膠在(zai) - 18°C 至 25°C 范圍內(nèi)具(ju)有理想的(de)質(zhì)構(gòu)和(he)冷凍(dong)穩(wěn)定性。流變學(xué)分析顯(xian)示，隨著(zhe)菊粉(fen)含量的增加(jia)，凝膠的彈性(xing)顯著(zhu)提升。在頻率掃(sao)描中，儲能模(mo)量（G′）從 2.99×103 Pa（菊粉含(han)量 6.7%）上升至 1.08×10? Pa（菊(ju)粉含量(liang) 20%）；在振蕩掃描(miao)中，G′從 2.27×103 Pa 上升至(zhi) 7.18×103 Pa。頻率(lv)和觸變(bian)性測試(shi)表明(ming)，無鹽凝(ning)膠的(de)儲能模量（G′）和(he)黏度最高。溫(wen)度掃描顯(xian)示，在 - 18°C 時凝膠(jiao)的模量達(dá)到(dao)峰值（G′=2.44×10? Pa；損耗(hao)模量 G″=1.09×10? Pa）。值得注(zhu)意的是(shi)，20% 菊粉凝(ning)膠解(jie)凍后的 G′僅下降(jiang) 65%，而 6.7% 菊(ju)粉凝膠(jiao)的 G′下降了 76%，這(zhe)證實高菊(ju)粉含量(liang)的凝膠具(ju)有更好的凍融(rong)穩(wěn)定性。電(dian)子鼻檢測和(he)感官評價表(biao)明，菊粉含(han)量越高，茶籽(zi)油的(de)特征氣味(wei)越淡。相(xiang)關(guān)性分析(xi)顯示，硬度與脂(zhi)肪感和順(shun)滑感等(deng)感官屬性(xing)呈負(fù)(fu)相關(guān)，這凸(tu)顯了儀(yi)器測量結(jié)果(guo)對 3D 打印(yin)食品感(gan)官質(zhì)構(gòu)(gou)的預(yù)測價值(zhi)。

使用質(zhì)構(gòu)儀(yi)進(jìn)行測試能夠(gou)模擬并直觀呈(cheng)現(xiàn)乳液(ye)在口腔加工過(guo)程中的行為，為(wei) 3D 打印(yin)乳液凝膠的質(zhì)(zhi)構(gòu)特性提(ti)供有(you)價值的見解。3D 打(da)印乳(ru)液凝膠(jiao)產(chǎn)品的(de)質(zhì)構(gòu)儀測試結(jié)(jie)果如圖(tu)3所示。不出(chu)所料，打印(yin)產(chǎn)品的硬度(du)隨菊粉含量(liang)的增加而(er)成比例上(shang)升。圖(tu) 3（a）顯示，含(han) 20.00%（w/v）菊粉(fen)的乳液(ye)凝膠硬度最(zui)高，測得值為(wei) 108 gf，而配方 PC3 和 PC2 中(zhong)含 20.00%（w/v）菊粉的(de)產(chǎn)品硬度值(zhi)分別為 75 gf和 50 gf。此外(wai)，圖 3（a）顯示(shi) PC4、PC3 和 PC2 的(de)最大(da)負(fù)力分(fen)別為 - 9 gf、-7 gf和 - 24gf，這些數(shù)(shu)值代(dai)表乳液凝膠(jiao)的黏附(fu)性。上述結(jié)(jie)果表(biao)明，菊粉含(han)量越高的(de)乳液越易(yi)吞咽(yan)。這一發(fā)現(xiàn)與(yu)打印結(jié)(jie)果分析一致(zhi)，說明(ming)隨著菊粉含量(liang)增加(jia)，乳液凝膠(jiao)體系變(bian)得更(geng)加穩(wěn)定。

圖 3（b）顯示，打(da)印產(chǎn)(chan)品的硬度并(bing)未隨(sui)鹽濃度的增(zeng)加而發(fā)生顯(xian)著變(bian)化。然而，打印產(chǎn)(chan)品的黏附性(xing)卻隨著鹽濃度(du)的升(sheng)高而逐(zhu)漸增強(qiáng)。具體而(er)言，PC4、PB1、PB2、PB3、PB4 和 PB5 的最(zui)大負(fù)(fu)力分別為(wei) - 9gf、-27gf、-39gf、-45gf、-56gf和 - 75gf。這一結(jié)(jie)果與(yu)流變儀分(fen)析得出的(de)結(jié)論相悖 —— 流變(bian)儀分(fen)析顯(xian)示，鹽(yan)的添(tian)加會導(dǎo)致乳(ru)液凝膠的黏度(du)和儲能模量(liang)（G′）下降。

由于蔗(zhe)糖分(fen)子體積較小(xiao)，無法(fa)像大型多糖(tang)分子那樣形(xing)成堅固的三(san)維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(gou)。因此(ci)，蔗糖的添加(jia)對乳液(ye)凝膠的流變(bian)學(xué)特性和(he)結(jié)構(gòu)(gou)穩(wěn)定性影響甚(shen)微。結(jié)果，添加了(le)蔗糖的打印(yin)產(chǎn)品在質(zhì)構(gòu)(gou)儀測試(shi)結(jié)果中未表(biao)現(xiàn)出顯(xian)著差異。

圖3 含(han)有不同含量菊(ju)粉（a）、鹽(yan)（b）和蔗糖(tang)（c）的3D打印(yin)乳液(ye)凝膠的質(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。