雙凝膠油墨的可打印性和流變特性分析：在3D食品打印中的潛力

來源： 食研私享  

2022年3月21日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院的研究人員在國際期刊Food Hydrocolloids(中科院1區(qū)；IF：9.147)上在線發(fā)表了題為“Analysis on the printability and rheological characteristics of bigel inks: Potential in 3D food printing(雙凝膠油墨的可打印性和流變特性分析：在3D食品打印中的潛力)”的研究性論文。Runkang Qiu為第一作者，胡卓炎、趙雷為共同通訊作者。

油凝膠和水凝膠可以混合在一起形成一種新型的具有不同極性相的雙相體系，被叫做雙凝膠(bigels)。雙凝膠具有穩(wěn)定的粘彈性半固體結(jié)構(gòu)，與有機凝膠和水凝膠相比，雙凝膠具有兩相的優(yōu)點，并且由于雙凝膠劑產(chǎn)生的強相互作用，其性能優(yōu)于任何一種單獨的凝膠組分。

在這項工作中，研究人員研究了由不同比例的油凝膠(由蜂蠟和玉米油制成)和水凝膠(由κ-卡拉膠-黃原膠制成)組成的雙凝膠油墨在3D打印過程中的打印性能。開發(fā)了不同比例的雙凝膠(油凝膠: 水凝膠)油墨用于基于擠出的3D打印。研究發(fā)現(xiàn)，增加油凝膠組分改善了流變特性并進一步提高了雙凝膠油墨的可打印性，并且發(fā)現(xiàn)80%油凝膠組分是3D打印的理想材料。此外，雙凝膠油墨的類型和微觀結(jié)構(gòu)特性受油凝膠組分的影響很大，油凝膠組分較大的雙凝膠油墨為W/O型，表現(xiàn)出更強的力學(xué)性能。另一方面，在擠出過程中，油凝膠或水凝膠在高剪切下發(fā)生顆粒聚集，導(dǎo)致擠出性和打印精度較差。該文研究了油凝膠組分影響蜂蠟基油凝膠和卡拉膠-黃原膠水凝膠基雙凝膠油墨打印性能的機制，表明了高油物質(zhì)在3D食品打印中的應(yīng)用潛力。

圖1. 具有不同比例的油凝膠和水凝膠(O: H)的雙凝膠的感官穩(wěn)定性。

圖2. 不同雙凝膠油墨的3D可打印性評價。從上到下分別為正視圖、側(cè)視圖和俯視圖。

圖3. 不同雙凝膠油墨在擠壓前(A)和擠壓后(B)的共焦顯微圖像。

圖4. 不同雙凝膠油墨在擠壓前(A)和擠壓后(B)的偏振光顯微圖像。

關(guān)于胡卓炎、趙雷

△胡卓炎 教授

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院

胡卓炎，1961年生，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師。1983年至今一直從事食品科學(xué)與工程領(lǐng)域的教學(xué)和研究工作。其中，1998-2003年任華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院副院長。2003-2005年為香港政府輸入內(nèi)地人才赴香港理工大學(xué)合作科研和攻讀博士學(xué)位。現(xiàn)為國家荔枝龍眼產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系加工技術(shù)崗位科學(xué)家。兼任廣東省食品學(xué)會副秘書長和常務(wù)理事、廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工專業(yè)委員會副主任、廣東省制冷學(xué)會理事、《現(xiàn)代食品科技》及《制冷》雜志編委等。研究領(lǐng)域：園藝產(chǎn)品加工與保藏，微波食品加工工藝。副主編和參編21世紀教材《食品工藝學(xué)導(dǎo)論》和《園藝產(chǎn)品貯藏加工學(xué)》等。

△趙雷 副教授

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院

趙雷，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，廣東省“千百十”工程培養(yǎng)對象，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)“青年骨干教師”。主要從事天然產(chǎn)物綠色修飾及熱帶水果加工綜合利用，主持國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、廣州市對外合作項目、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校長基金、廣東省天然產(chǎn)物綠色加工與產(chǎn)品安全重點實驗室開放基金，主要參加國家荔枝龍眼產(chǎn)業(yè)體系加工崗位項目研究。近年來在國際及國內(nèi)權(quán)威期刊發(fā)表論文50余篇，其中以第一作者或通訊作者在發(fā)表SCI論文10篇。研究領(lǐng)域：1、荔枝、龍眼干制過程中蛋白多糖相互作用的分子機理及生物活性調(diào)控機制；2、龍眼中多酚類物質(zhì)分離純化關(guān)鍵技術(shù)集成及其在燙傷治療中的應(yīng)用；3、熱帶水果加工過程中生物活性物質(zhì)保健功效的變化及其作用機制；4、食品膠對冷凍面制品的品質(zhì)改良的分子機制及產(chǎn)品開發(fā)。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107675