近日(ri)，仲愷農(nóng)業(yè)(ye)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)院大類一(yi)區(qū)，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)。在該論文中(zhong)，研究人員利(li)用上海騰拔Universal TA國(guo)產(chǎn)質(zhì)構(gòu)(gou)儀用于測(ce)定3D打印乳液(ye)凝膠(jiao)的硬度(du)和粘附性等(deng)指標(biāo)。

菊粉是一種益(yi)生元，也(ye)是乳液凝膠(jiao)的有效質(zhì)(zhi)構(gòu)改良劑(ji)，對于咀嚼能(neng)力下(xia)降的(de)消費(fèi)者具(ju)有重要商業(yè)價(jià)(jia)值。本(ben)研究評(ping)估了(le)菊粉對 3D 打印(yin)乳液凝膠的打(da)印精度、結(jié)(jie)構(gòu)完整性(xing)和感官品質(zhì)(zhi)的影響(xiang)。研究成功(gong)開發(fā)出一(yi)種基(ji)于菊(ju)粉的乳液(ye)凝膠(jiao)，該凝膠在(zai) - 18°C 至 25°C 范(fan)圍內(nèi)具有理想(xiang)的質(zhì)(zhi)構(gòu)和(he)冷凍穩(wěn)定(ding)性。流變學(xué)分析顯(xian)示，隨(sui)著菊粉(fen)含量的增加(jia)，凝膠(jiao)的彈性顯著提(ti)升。在頻率(lv)掃描中(zhong)，儲能(neng)模量（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 7.18×103 Pa。頻(pin)率和觸(chu)變性(xing)測試表明，無(wu)鹽凝膠的儲能(neng)模量（G′）和黏度(du)最高。溫度掃描(miao)顯示，在 - 18°C 時(shí)(shi)凝膠的(de)模量達(dá)到峰值(zhi)（G′=2.44×10? Pa；損耗模量 G″=1.09×10? Pa）。值得注意的是(shi)，20% 菊粉凝膠解凍(dong)后的 G′僅下降 65%，而(er) 6.7% 菊粉凝膠(jiao)的 G′下(xia)降了 76%，這證(zheng)實(shí)高菊(ju)粉含量的凝膠(jiao)具有更好的(de)凍融(rong)穩(wěn)定性。電(dian)子鼻檢測(ce)和感(gan)官評價(jià)表明，菊(ju)粉含量(liang)越高，茶籽油的(de)特征氣味越(yue)淡。相關(guān)性分(fen)析顯示(shi)，硬度與脂(zhi)肪感(gan)和順滑感等感(gan)官屬性呈負(fù)相(xiang)關(guān)，這凸顯了(le)儀器(qi)測量結(jié)果對(dui) 3D 打印(yin)食品感官質(zhì)(zhi)構(gòu)的(de)預(yù)測價(jià)值(zhi)。

使用(yong)質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(ce)試能(neng)夠模擬并直(zhi)觀呈現(xiàn)乳液在(zai)口腔加工(gong)過程(cheng)中的(de)行為，為 3D 打印乳(ru)液凝膠的質(zhì)構(gòu)(gou)特性提供有價(jià)(jia)值的見解(jie)。3D 打印(yin)乳液凝(ning)膠產(chǎn)品(pin)的質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)測試結(jié)果(guo)如圖3所示(shi)。不出(chu)所料，打印產(chǎn)品(pin)的硬度(du)隨菊粉含(han)量的(de)增加(jia)而成比例上升(sheng)。圖 3（a）顯示，含 20.00%（w/v）菊粉(fen)的乳液(ye)凝膠硬(ying)度最高，測得(de)值為 108 gf，而配方(fang) PC3 和 PC2 中含(han) 20.00%（w/v）菊粉的(de)產(chǎn)品硬度值(zhi)分別(bie)為 75 gf和 50 gf。此(ci)外，圖 3（a）顯示 PC4、PC3 和(he) PC2 的最(zui)大負(fù)力分別為(wei) - 9 gf、-7 gf和 - 24gf，這些數(shù)(shu)值代表(biao)乳液(ye)凝膠的(de)黏附(fu)性。上述結(jié)果表(biao)明，菊粉含量(liang)越高的乳(ru)液越(yue)易吞咽。這(zhe)一發(fā)現(xiàn)(xian)與打(da)印結(jié)果(guo)分析一(yi)致，說明隨(sui)著菊粉含量增(zeng)加，乳液(ye)凝膠(jiao)體系(xi)變得(de)更加穩(wěn)定。

圖 3（b）顯示，打印(yin)產(chǎn)品(pin)的硬度并(bing)未隨鹽濃(nong)度的增加而(er)發(fā)生顯著變化(hua)。然而，打印(yin)產(chǎn)品的黏附(fu)性卻隨著鹽濃(nong)度的升(sheng)高而逐(zhu)漸增強(qiáng)(qiang)。具體而(er)言，PC4、PB1、PB2、PB3、PB4 和 PB5 的最大負(fù)(fu)力分別(bie)為 - 9gf、-27gf、-39gf、-45gf、-56gf和 - 75gf。這一結(jié)果(guo)與流變儀(yi)分析得出(chu)的結(jié)(jie)論相悖(bei) —— 流變(bian)儀分(fen)析顯示，鹽的添(tian)加會(hui)導(dǎo)致乳液凝膠(jiao)的黏度(du)和儲能模(mo)量（G′）下降。

由于(yu)蔗糖分子體積(ji)較小，無(wu)法像大(da)型多糖分子那(na)樣形成(cheng)堅(jiān)固的三維網(wǎng)(wang)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因(yin)此，蔗糖的(de)添加(jia)對乳液凝膠的(de)流變學(xué)(xue)特性和(he)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(ding)性影響(xiang)甚微。結(jié)果，添加(jia)了蔗糖的打(da)印產(chǎn)品在(zai)質(zhì)構(gòu)(gou)儀測(ce)試結(jié)果(guo)中未表現(xiàn)出(chu)顯著差異。

圖3 含(han)有不同含量菊(ju)粉（a）、鹽（b）和蔗糖（c）的(de)3D打印乳液凝膠(jiao)的質(zhì)構(gòu)

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