華南理工陳玲團(tuán)隊(duì)：3D打印可用于制備更加健康的耐消化淀粉食品

來(lái)源：食研私享

近日，華南理工大學(xué)-食品科學(xué)與工程學(xué)院：鄭博（1作）、陳玲*（通訊）聯(lián)合英國(guó)華威大學(xué)-國(guó)際納米復(fù)合材料制造研究所 (IINM)：Fengwei Xie*（共通訊）等在農(nóng)林科學(xué)1區(qū)TOP期刊FoodHydrocolloids（IF：9.147）在線發(fā)表了題為“Effect of pre-printing gelatinization degree on the structure anddigestibility of hot-extrusion 3D-printed starch”的研究文章。

熱擠壓3D打�。℉E-3DP）是一種能夠在食品領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)外觀個(gè)性化和營(yíng)養(yǎng)定制化的新興技術(shù)。然而，對(duì)淀粉類物質(zhì)熱擠壓3D打印的研究還處于起步階段。通常情況下，淀粉需要進(jìn)行預(yù)糊化并制成凝膠后才能用于熱擠壓3D打印。當(dāng)?shù)矸勰�膠在打印機(jī)加熱筒中進(jìn)行熱剪切處理時(shí)，會(huì)改變其結(jié)構(gòu)進(jìn)而調(diào)整其流變性能和可打印性。

迄今為止，還沒(méi)有關(guān)于使用3D打印來(lái)調(diào)節(jié)淀粉消化率的研究。然而，通過(guò)3D打印來(lái)改變淀粉結(jié)構(gòu)，特別是晶態(tài)和非晶態(tài)域來(lái)調(diào)節(jié)淀粉消化率，將為創(chuàng)造健康食品提供新的思路。該研究根據(jù)慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及前期對(duì)印刷適性的研究成果，研究了印刷前淀粉糊化程度對(duì)HE-3DP生產(chǎn)的淀粉材料結(jié)構(gòu)和體外消化率的影響。更具體地說(shuō)，印刷適性和消化率的變化與晶態(tài)和非晶態(tài)域變化以及淀粉鏈的解旋/纏繞行為有關(guān)。該項(xiàng)工作將有助于合理設(shè)計(jì)HE-3DP工藝，以生產(chǎn)具有更強(qiáng)抗消化性能的淀粉產(chǎn)品。

研究亮點(diǎn)

1. 大米和小麥淀粉采用熱擠壓3D打印加工。

2. 印刷前糊化程度影響淀粉的印刷適性和消化率。

3. 印刷前低糊化程度誘導(dǎo)形成有序結(jié)構(gòu)。

4. 結(jié)晶度隨著印刷前糊化度的增加而降低。

5. 實(shí)現(xiàn)了大米和小麥淀粉理想的印刷適性和消化率（耐消化性）。

成果介紹

該文探討了印刷前不同糊化程度的大米和小麥淀粉的結(jié)構(gòu)（晶態(tài)和非晶態(tài)域以及微相結(jié)構(gòu)均勻性)、印刷適性和消化率之間的關(guān)系。印刷前糊化程度較低的淀粉凝膠由于顆粒結(jié)構(gòu)和有序結(jié)構(gòu)（如微晶和螺旋）的存在，在HE-3DP過(guò)程中更容易促進(jìn)分子鏈的聚集和新的有序結(jié)構(gòu)的形成。糊化程度較高的淀粉凝膠材料結(jié)構(gòu)以非晶態(tài)和疏松為主，淀粉鏈具有較高的流動(dòng)性。在這種情況下，HE-3DP更有可能進(jìn)一步破壞淀粉結(jié)構(gòu)，淀粉鏈更難重新排列成有序結(jié)構(gòu)。

值得注意的是，當(dāng)大米淀粉和小麥淀粉的糊化程度分別為50%和40%時(shí)，可獲得理想的印刷適性和消化率（耐消化性）�？傮w而言，該研究可為利用HE-3DP設(shè)計(jì)健康淀粉基食品提供有益信息。

圖1. 不同糊化度的印刷淀粉凝膠樣品（RG：大米淀粉、WG：小麥淀粉；從左到右的糊化度分別為30%，40%，50%，60%，70%）。

圖2. 印刷前糊化度對(duì)熱擠壓3D打印后淀粉結(jié)構(gòu)和消化率影響的機(jī)理示意圖。（RDS：快速消化淀粉；SDS：慢消化淀粉；RS：抗性淀粉）

相關(guān)論文鏈接：10.1016/j.foodhyd.2021.107210