江南大學(xué)范大明課題組：基于結(jié)冷膠的3D食品打印固化技術(shù)

來源：食研私享  

2022年3月14日，江南大學(xué)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(jié)冷膠的3D食品打印固化技術(shù))”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(jié)冷膠是一種天然的親水性膠體，常用于調(diào)節(jié)食物的質(zhì)地。結(jié)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(dāng)冷卻到凝膠溫度時(shí)，熔融的液體形成透明的固體凝膠，再次加熱時(shí)可轉(zhuǎn)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(zhì)量，該研究開發(fā)了一種基于結(jié)冷膠溫敏相變特性的3D食品打印固化技術(shù)。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(jié)冷膠的預(yù)糊化淀粉漿料裝入具有加熱功能的3D打印機(jī)專用料桶中，并在室溫下擠出到打印平臺(tái)上。流變學(xué)試驗(yàn)、打印質(zhì)量評價(jià)和低場核磁共振證明，含有結(jié)冷膠的漿料具有良好的擠出和打印可行性。當(dāng)結(jié)冷膠添加量為4%或6%時(shí)，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(xué)分析表明，結(jié)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(jié)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(luò)結(jié)構(gòu)，改變了產(chǎn)品粘附性。

圖1. 基于結(jié)冷膠溫度誘導(dǎo)相變的3D食品打印固化技術(shù)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(jié)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(jié)冷膠的產(chǎn)品 )

圖5. 溫度掃描過程中漿料儲(chǔ)能模量(G′)的變化(0%、2%、4%、6%分別表示添加2%、4%、6%結(jié)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(jié)冷膠的產(chǎn)品）

關(guān)于范大明

△范大明 教授

江南大學(xué)食品學(xué)院

博導(dǎo)，江南大學(xué)科學(xué)技術(shù)研究院副院長，江南大學(xué)第七屆學(xué)術(shù)委員會(huì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、中國輕工業(yè)冷凍調(diào)理水產(chǎn)食品工程技術(shù)研究中心副主任、中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)青委會(huì)副主任委員。入選國家“萬人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，國家優(yōu)秀青年基金獲得者；曾獲國際食品科學(xué)技術(shù)聯(lián)盟(IUFoST)“青年科學(xué)家獎(jiǎng)”，中國青少年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)，畢業(yè)于江南大學(xué)，獲工學(xué)學(xué)士、碩士、博士學(xué)位，香港大學(xué)博士后，主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、企業(yè)橫向課題等20 余項(xiàng)。以第１完成人獲江蘇省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、中 國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)各１項(xiàng)；以第１發(fā)明人獲授權(quán)專利30 項(xiàng)；第１及通訊作者發(fā)表SCI論文60 余篇，擔(dān)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(xué)»青年編委。

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