江南大學范大明課題組：基于結冷膠的3D食品打印固化技術

來源：食研私享  

2022年3月14日，江南大學范大明教授課題組在國際期刊Journal of Food Engineering(中科院一區(qū)；IF：5.354)上在線發(fā)表了題為“3D food printing curing technology based on gellan gum(基于結冷膠的3D食品打印固化技術)”的研究性論文。閆博文為第一作者，范大明教授為通訊作者。

結冷膠是一種天然的親水性膠體，常用于調(diào)節(jié)食物的質地。結冷膠和水的混合物在加熱后形成粘性液體，并且粘度隨著溫度的降低而增加。當冷卻到凝膠溫度時，熔融的液體形成透明的固體凝膠，再次加熱時可轉變?yōu)榱黧w。

目前，3D食品打印產(chǎn)品的流體狀態(tài)極大地限制了形狀的定制。為了提高成型質量，該研究開發(fā)了一種基于結冷膠溫敏相變特性的3D食品打印固化技術。其以玉米淀粉為油墨基材來制備一種在打印過程中就固化的凝膠。將含有結冷膠的預糊化淀粉漿料裝入具有加熱功能的3D打印機專用料桶中，并在室溫下擠出到打印平臺上。流變學試驗、打印質量評價和低場核磁共振證明，含有結冷膠的漿料具有良好的擠出和打印可行性。當結冷膠添加量為4%或6%時，產(chǎn)品發(fā)生了明顯的塑性變形，這表明形成了固體凝膠。溫度掃描流變學分析表明，結冷膠是通過影響漿料的固化溫度和固化速度來控制漿料的固化性能。結冷膠通過自冷交聯(lián)和抑制淀粉糊化，提高了產(chǎn)品硬度，破壞了網(wǎng)絡結構，改變了產(chǎn)品粘附性。

圖1. 基于結冷膠溫度誘導相變的3D食品打印固化技術示意圖

圖2. 玉米淀粉打印的產(chǎn)品圖像(a-g分別代表玉米淀粉添加量為10%、12%、14%、16%、18%、20%和22%的產(chǎn)品)

圖3. 打印產(chǎn)品的圖像和高度(0%、2%、4%、6%分別代表添加2%、4 %、6%結冷膠的產(chǎn)品)

圖4. 打印產(chǎn)品固化性能圖像(0%、2%、4%、6%分別代表添加2%、4%、6%結冷膠的產(chǎn)品 )

圖5. 溫度掃描過程中漿料儲能模量(G′)的變化(0%、2%、4%、6%分別表示添加2%、4%、6%結冷膠的漿料)

圖6. 打印產(chǎn)品的SEM顯微照片(300倍)(0%、2%、4%和6%分別代表添加2%、4%和6%結冷膠的產(chǎn)品）

關于范大明

△范大明 教授

江南大學食品學院

博導，江南大學科學技術研究院副院長，江南大學第七屆學術委員會委員，兼任農(nóng)業(yè)農(nóng)村部冷凍調(diào)理水產(chǎn)品加工重點實驗室副主任、中國輕工業(yè)冷凍調(diào)理水產(chǎn)食品工程技術研究中心副主任、中國食品科學技術學會青委會副主任委員。入選國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領軍人才，國家優(yōu)秀青年基金獲得者；曾獲國際食品科學技術聯(lián)盟(IUFoST)“青年科學家獎”，中國青少年科技創(chuàng)新獎，畢業(yè)于江南大學，獲工學學士、碩士、博士學位，香港大學博士后，主持國家自然科學基金項目、國家重點研發(fā)計劃課題、企業(yè)橫向課題等20 余項。以第１完成人獲江蘇省科學技術獎二等獎、中 國專利優(yōu)秀獎各１項；以第１發(fā)明人獲授權專利30 項；第１及通訊作者發(fā)表SCI論文60 余篇，擔任 SCI期刊«Food Science & Nutrition»副主編，«食品工業(yè)科技»和«食品研究與開發(fā)»編委，«食品科學»青年編委。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2022.111036