阿爾伯塔大學(xué)發(fā)現(xiàn)冷等離子體技術(shù)可提升豌豆蛋白3D打印性能

南極熊導(dǎo)讀：為了拓展3D打印技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用，并滿足消費(fèi)者對(duì)個(gè)性化、營(yíng)養(yǎng)豐富且具有特定質(zhì)地和口感的食品需求，科學(xué)家正想辦法解決豌豆蛋白在3D打印中的限制問(wèn)題。

△研究人員找到了一種方法，使3D打印的豌豆凝膠能夠更好地保持形狀，從而增強(qiáng)了在植物性食品中使用低成本、營(yíng)養(yǎng)豐富的蛋白質(zhì)來(lái)源的潛力

2024年12月12日，南極熊獲悉，加拿大阿爾伯塔大學(xué)的研究人員在3D食品打印領(lǐng)域取得了一項(xiàng)新進(jìn)展，通過(guò)采用冷等離子體技術(shù)顯著增強(qiáng)了豌豆蛋白的打印性能。該研究由農(nóng)業(yè)、生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院副教授MS Roopesh領(lǐng)導(dǎo)，旨在探索如何通過(guò)等離子體技術(shù)改善植物蛋白在3D打印過(guò)程中的凝膠化和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

△研究題目為“等離子活化微氣泡水制備豌豆蛋白凝膠的3D打印性能、流變性和機(jī)械性能的改善”（傳送門(mén)）

豌豆蛋白，作為一種高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的植物性原料，已在食品工業(yè)中被廣泛用作面包、谷物、植物性乳制品和肉類(lèi)替代品的主要成分。然而，它在3D打印應(yīng)用中面臨挑戰(zhàn)，主要問(wèn)題在于打印后的形狀和結(jié)構(gòu)保持能力。通過(guò)冷等離子體技術(shù)激活水，研究團(tuán)隊(duì)成功改善了豌豆蛋白的打印性能，使它更適用于復(fù)雜的食品打印任務(wù)。

Roopesh副教授表示：“我們的研究結(jié)果展示了冷等離子體技術(shù)在提升豌豆蛋白凝膠化和3D打印性能方面的巨大潛力。這不僅能夠擴(kuò)大食品選擇范圍，還能提高植物基肉類(lèi)和奶酪產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性。”

△食品3D打印示意圖

冷等離子體技術(shù)的應(yīng)用研究

為了克服這一難題，研究團(tuán)隊(duì)將豌豆蛋白與等離子體激活的微氣泡水（PAMB）混合，制備出一種新型混合物。通過(guò)攪拌、加熱、冷卻等步驟，這些混合物隨后被用于3D食品打印機(jī)。研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)蒸餾水混合的豌豆蛋白相比，PAMB處理后的凝膠展現(xiàn)出更優(yōu)的結(jié)構(gòu)保持性和抗變形性，即便在打印后的儲(chǔ)存過(guò)程中也更為穩(wěn)定。

研究團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)MS Roopesh指出，這種性能提升很可能是由于PAMB引起的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化所致。這些發(fā)現(xiàn)揭示了PAMB中空氣和氬氣混合物的特性，以及最佳的加熱和冷卻溫度，這些因素對(duì)于實(shí)現(xiàn)最佳的3D打印性能至關(guān)重要。盡管仍需進(jìn)一步研究以深入理解這些影響因素，但Roopesh強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)工作為冷等離子體技術(shù)在食品打印領(lǐng)域更廣泛的應(yīng)用提供了有力的證據(jù)。

該研究是基于先前由ALES教授Lingyun Chen合作啟動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，并由前博士生Sitian Zhang開(kāi)發(fā)。目前，研究人員已對(duì)這項(xiàng)技術(shù)提出了專(zhuān)利申請(qǐng)。

這項(xiàng)基礎(chǔ)研究為創(chuàng)造更廣泛的高質(zhì)量3D打印蛋白質(zhì)來(lái)源和其它生物材料鋪平了道路。結(jié)合冷等離子體技術(shù)和3D打印等新技術(shù)，有潛力為農(nóng)作物生產(chǎn)者和食品行業(yè)帶來(lái)顯著的價(jià)值增加。相關(guān)研究得到了加拿大自然科學(xué)與工程研究委員會(huì)基金、合作研究與培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)計(jì)劃以及阿爾伯塔創(chuàng)新基金會(huì)的資助。