近日，仲愷農(nóng)(nong)業(yè)工程學(xue)院研究人(ren)員在國際食(shi)品期(qi)刊《Current Research in Food Science》（中科院大(da)類一區(qū)(qu)，IF：7）發(fā)表了題(ti)為"Edible 3D printed emulsion gels: Effects of inulin on sensory characteristics and mechanical properties"的研究論文(wen)。在該論(lun)文中(zhong)，研究(jiu)人員利用上(shang)海騰拔Universal TA國(guo)產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀(yi)用于測(ce)定3D打(da)印乳液凝膠的(de)硬度和粘附性(xing)等指(zhi)標。

菊粉是一種(zhong)益生(sheng)元，也(ye)是乳液凝膠(jiao)的有效質(zhì)構(gòu)(gou)改良劑，對(dui)于咀嚼能力(li)下降的消費者(zhe)具有(you)重要商業(yè)價(jia)值。本(ben)研究評估了菊(ju)粉對 3D 打(da)印乳液凝(ning)膠的(de)打印精度、結(jié)構(gòu)(gou)完整性(xing)和感官品質(zhì)(zhi)的影響。研究成(cheng)功開發(fā)出一種(zhong)基于(yu)菊粉的乳(ru)液凝膠(jiao)，該凝膠在(zai) - 18°C 至 25°C 范圍內(nèi)具有(you)理想的(de)質(zhì)構(gòu)(gou)和冷凍(dong)穩(wěn)定性。流變學分析顯(xian)示，隨(sui)著菊粉含量(liang)的增加，凝(ning)膠的彈(dan)性顯著提升(sheng)。在頻(pin)率掃描中，儲能(neng)模量（G′）從 2.99×103 Pa（菊粉(fen)含量 6.7%）上升至 1.08×10? Pa（菊(ju)粉含量 20%）；在振蕩(dang)掃描(miao)中，G′從 2.27×103 Pa 上升(sheng)至 7.18×103 Pa。頻率和(he)觸變性(xing)測試表(biao)明，無鹽(yan)凝膠的(de)儲能模量（G′）和(he)黏度最高。溫度(du)掃描顯示(shi)，在 - 18°C 時凝膠的(de)模量(liang)達到(dao)峰值（G′=2.44×10? Pa；損(sun)耗模量 G″=1.09×10? Pa）。值得注(zhu)意的是，20% 菊粉(fen)凝膠解凍(dong)后的 G′僅下降 65%，而(er) 6.7% 菊粉(fen)凝膠(jiao)的 G′下降了 76%，這證(zheng)實高菊粉含量(liang)的凝膠(jiao)具有更好(hao)的凍融(rong)穩(wěn)定性。電子鼻(bi)檢測和感官(guan)評價表明，菊粉(fen)含量越高，茶(cha)籽油的(de)特征氣味(wei)越淡(dan)。相關(guān)性分析(xi)顯示(shi)，硬度與脂肪感(gan)和順滑感等(deng)感官屬(shu)性呈負相(xiang)關(guān)，這凸顯(xian)了儀(yi)器測量結(jié)(jie)果對 3D 打印(yin)食品感官質(zhì)(zhi)構(gòu)的預測價(jia)值。

使用質(zhì)(zhi)構(gòu)儀進(jin)行測(ce)試能夠模擬(ni)并直觀(guan)呈現(xiàn)乳液在口(kou)腔加(jia)工過程(cheng)中的行為(wei)，為 3D 打印乳(ru)液凝膠的(de)質(zhì)構(gòu)(gou)特性提(ti)供有價值的(de)見解。3D 打印乳(ru)液凝膠(jiao)產(chǎn)品(pin)的質(zhì)構(gòu)儀測試(shi)結(jié)果如圖(tu)3所示。不(bu)出所(suo)料，打印產(chǎn)(chan)品的硬度隨(sui)菊粉含(han)量的(de)增加而成比(bi)例上升。圖 3（a）顯示(shi)，含 20.00%（w/v）菊粉(fen)的乳液(ye)凝膠硬度最(zui)高，測得(de)值為 108 gf，而配方(fang) PC3 和 PC2 中含 20.00%（w/v）菊(ju)粉的產(chǎn)品(pin)硬度值(zhi)分別為 75 gf和 50 gf。此外(wai)，圖 3（a）顯示 PC4、PC3 和 PC2 的最(zui)大負力(li)分別為 - 9 gf、-7 gf和 - 24gf，這些(xie)數(shù)值代表乳(ru)液凝膠(jiao)的黏(nian)附性。上述(shu)結(jié)果表(biao)明，菊粉(fen)含量(liang)越高的(de)乳液越易吞咽(yan)。這一發(fā)現(xiàn)與(yu)打印結(jié)果分(fen)析一(yi)致，說明隨著菊(ju)粉含量增加(jia)，乳液凝(ning)膠體(ti)系變得更(geng)加穩(wěn)定(ding)。

圖 3（b）顯示，打印產(chǎn)(chan)品的硬(ying)度并未隨鹽濃(nong)度的增加(jia)而發(fā)生(sheng)顯著(zhu)變化。然而(er)，打印產(chǎn)(chan)品的黏附(fu)性卻隨著(zhe)鹽濃度的(de)升高而(er)逐漸(jian)增強。具體(ti)而言，PC4、PB1、PB2、PB3、PB4 和 PB5 的最(zui)大負力分別為(wei) - 9gf、-27gf、-39gf、-45gf、-56gf和 - 75gf。這(zhe)一結(jié)果與流(liu)變儀分析得出(chu)的結(jié)論相悖 —— 流(liu)變儀分析顯(xian)示，鹽的添加會(hui)導致(zhi)乳液凝膠的黏(nian)度和儲能(neng)模量（G′）下降(jiang)。

由于(yu)蔗糖(tang)分子體積較(jiao)小，無法像大型(xing)多糖分子(zi)那樣形成(cheng)堅固的三維網(wǎng)(wang)絡結(jié)構(gòu)。因(yin)此，蔗糖的添(tian)加對乳液凝膠(jiao)的流變學(xue)特性和(he)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(ding)性影響甚微。結(jié)(jie)果，添加了(le)蔗糖的打(da)印產(chǎn)品(pin)在質(zhì)(zhi)構(gòu)儀測試結(jié)(jie)果中未(wei)表現(xiàn)出(chu)顯著差異。

圖3 含有不同(tong)含量菊粉（a）、鹽（b）和(he)蔗糖(tang)（c）的3D打(da)印乳(ru)液凝膠(jiao)的質(zhì)構(gòu)(gou)

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。