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，并滿足消費者對個性化、營養(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，從而增強了在植物性食品中使用低成本、營養(yǎng)豐富的蛋白質(zhì)來源的潛力

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)域取得了一項新進展，通過采用冷等離子體技術(shù)顯著增強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)，旨在探索如何通過等離子體技術(shù)改善植物蛋白在3D打印過程中的凝膠化和結(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、流變性和機械性能的改善”（傳送門）

豌豆蛋白，作為一種高營養(yǎng)價值的植物性原料，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)，主要問題在于打印后的形狀和結(jié)構(gòu)保持能力。通過冷等離子體技術(shù)激活水，研究團隊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。這不僅能夠擴大食品選擇范圍，還能提高植物基肉類和奶酪產(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，研究團隊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。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，即便在打印后的儲存過程中也更為穩(wěn)定。

研究團隊領(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，這些因素對于實現(xiàn)最佳的3D打印性能至關(guān)重要。盡管仍需進一步研究以深入理解這些影響因素，但Roopesh強調(diào)，這項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合作啟動的實驗，并由前博士生Sitian Zhang開發(fā)。目前，研究人員已對這項技術(shù)提出了專利申請。

這項基礎(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)帶來顯著的價值增加。相關(guān)研究得到了加拿大自然科學(xué)與工程研究委員會基金、合作研究與培訓(xùn)經(jīng)驗計劃以及阿爾伯塔創(chuàng)新基金會的資助。