近日，仲愷(kai)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院(yuan)研究(jiu)人員在國(guo)際食品(pin)期刊《Current Research in Food Science》（中(zhong)科院大類(lei)一區(qū)(qu)，IF：7）發(fā)表了(le)題為"Edible 3D printed emulsion gels: Effects of inulin on sensory characteristics and mechanical properties"的研究(jiu)論文。在該(gai)論文中(zhong)，研究人員(yuan)利用(yong)上海騰拔Universal TA國產(chǎn)(chan)質(zhì)構(gòu)儀(yi)用于(yu)測定(ding)3D打印(yin)乳液凝膠的(de)硬度和粘附性(xing)等指標(biāo)。

菊粉是一種(zhong)益生元，也(ye)是乳液凝膠的(de)有效質(zhì)構(gòu)改良(liang)劑，對(dui)于咀嚼(jue)能力下降的(de)消費者具(ju)有重要(yao)商業(yè)(ye)價值。本(ben)研究(jiu)評估了菊(ju)粉對 3D 打印乳液(ye)凝膠的打(da)印精(jing)度、結(jié)構(gòu)完整性(xing)和感官品(pin)質(zhì)的(de)影響。研究(jiu)成功開(kai)發(fā)出一(yi)種基(ji)于菊粉的乳(ru)液凝膠，該凝膠(jiao)在 - 18°C 至 25°C 范(fan)圍內(nèi)具(ju)有理想的質(zhì)(zhi)構(gòu)和冷凍穩(wěn)定(ding)性。流變學(xué)(xue)分析顯示(shi)，隨著菊粉(fen)含量的增加(jia)，凝膠的彈性顯(xian)著提升。在頻率(lv)掃描中，儲(chu)能模(mo)量（G′）從 2.99×103 Pa（菊粉含量(liang) 6.7%）上升至(zhi) 1.08×10? Pa（菊粉含量 20%）；在振(zhen)蕩掃描中，G′從(cong) 2.27×103 Pa 上升至 7.18×103 Pa。頻(pin)率和觸變性(xing)測試表明，無鹽(yan)凝膠的(de)儲能(neng)模量（G′）和黏(nian)度最高。溫(wen)度掃(sao)描顯示，在 - 18°C 時凝(ning)膠的模量達(dá)(da)到峰(feng)值（G′=2.44×10? Pa；損耗模量(liang) G″=1.09×10? Pa）。值得注意的是(shi)，20% 菊粉(fen)凝膠解(jie)凍后的 G′僅下降(jiang) 65%，而 6.7% 菊粉凝膠的(de) G′下降了 76%，這(zhe)證實高(gao)菊粉含量的(de)凝膠具有更(geng)好的凍融穩(wěn)(wen)定性。電子鼻檢(jian)測和(he)感官評價表(biao)明，菊粉含量(liang)越高(gao)，茶籽(zi)油的特征氣味(wei)越淡。相關(guān)性分(fen)析顯示，硬度與(yu)脂肪感和順(shun)滑感等感官屬(shu)性呈(cheng)負(fù)相關(guān)，這凸顯(xian)了儀器測(ce)量結(jié)果對(dui) 3D 打印食品(pin)感官質(zhì)構(gòu)(gou)的預(yù)測價(jia)值。

使用質(zhì)構(gòu)儀(yi)進(jìn)行測試能夠(gou)模擬(ni)并直觀呈現(xiàn)乳(ru)液在口腔加工(gong)過程中的(de)行為，為(wei) 3D 打印(yin)乳液凝(ning)膠的質(zhì)構(gòu)特(te)性提(ti)供有(you)價值的見(jian)解。3D 打印乳液凝(ning)膠產(chǎn)品的質(zhì)(zhi)構(gòu)儀測試結(jié)(jie)果如圖3所示(shi)。不出(chu)所料，打印(yin)產(chǎn)品的硬度隨(sui)菊粉(fen)含量的增加而(er)成比(bi)例上升(sheng)。圖 3（a）顯示，含 20.00%（w/v）菊粉(fen)的乳液凝膠(jiao)硬度最高，測(ce)得值(zhi)為 108 gf，而(er)配方 PC3 和 PC2 中含(han) 20.00%（w/v）菊粉的產(chǎn)品硬(ying)度值分別(bie)為 75 gf和(he) 50 gf。此外，圖 3（a）顯示(shi) PC4、PC3 和 PC2 的(de)最大(da)負(fù)力分別為(wei) - 9 gf、-7 gf和 - 24gf，這(zhe)些數(shù)值代(dai)表乳(ru)液凝膠的(de)黏附性。上述(shu)結(jié)果表明，菊(ju)粉含量越高的(de)乳液越(yue)易吞(tun)咽。這一(yi)發(fā)現(xiàn)與打(da)印結(jié)(jie)果分(fen)析一致，說明(ming)隨著菊粉含量(liang)增加，乳(ru)液凝膠(jiao)體系變得更(geng)加穩(wěn)定(ding)。

圖 3（b）顯示，打(da)印產(chǎn)品的硬度(du)并未隨鹽濃度(du)的增加而發(fā)生(sheng)顯著變化(hua)。然而，打印(yin)產(chǎn)品的黏附(fu)性卻隨著鹽濃(nong)度的升高(gao)而逐(zhu)漸增強。具體而(er)言，PC4、PB1、PB2、PB3、PB4 和 PB5 的最大負(fù)(fu)力分(fen)別為 - 9gf、-27gf、-39gf、-45gf、-56gf和 - 75gf。這一(yi)結(jié)果與流變儀(yi)分析得(de)出的結(jié)論(lun)相悖 —— 流變儀分(fen)析顯(xian)示，鹽(yan)的添加(jia)會導(dǎo)致乳(ru)液凝膠的黏(nian)度和(he)儲能模量（G′）下降(jiang)。

由于(yu)蔗糖分子(zi)體積(ji)較小，無法像(xiang)大型多(duo)糖分子那(na)樣形成堅固(gu)的三維(wei)網(wǎng)絡(luò)結(jié)(jie)構(gòu)。因此，蔗糖的(de)添加對乳(ru)液凝(ning)膠的(de)流變(bian)學(xué)特性(xing)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)(wen)定性(xing)影響甚微(wei)。結(jié)果，添加(jia)了蔗糖的(de)打印產(chǎn)品在(zai)質(zhì)構(gòu)儀測(ce)試結(jié)果中未(wei)表現(xiàn)(xian)出顯著(zhu)差異。

圖3 含有(you)不同含量菊粉(fen)（a）、鹽（b）和(he)蔗糖（c）的3D打(da)印乳液凝膠的(de)質(zhì)構(gòu)

參考(kao)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。