西南大學(xué)：高熱穩(wěn)定性明膠乳液的制備及其在3D打印中的應(yīng)用

來(lái)源：川渝特色食品重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室


近年來(lái)，由于不同消費(fèi)者群體（例如運(yùn)動(dòng)員、老年人、小孩和宇航員等）對(duì)食品有特定需求，受到一定關(guān)注，定制食品的研究正成為一種新趨勢(shì)。而食品3D打印由于其獨(dú)特性（例如方便、靈活、量身定制營(yíng)養(yǎng)以及供應(yīng)鏈簡(jiǎn)化等）而受到廣泛關(guān)注。一些研究已經(jīng)證實(shí)高內(nèi)相乳液可用于3D打印，但是明膠基高內(nèi)相乳液在3D打印中的應(yīng)用研究仍然缺乏探索。明膠是由膠原蛋白經(jīng)適度水解后生成的一種高分子天然多肽聚合物，由于其低成本和良好的生物相容性、乳化性等在食品領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，近年來(lái)明膠基乳液的研究和應(yīng)用成為熱點(diǎn)，主要集中在明膠納米顆粒的制備及其穩(wěn)定的皮克林乳液。納米顆粒制備通常采用反溶劑法，存在戊二醛和丙酮等有毒試劑使用、制備方法繁瑣、難以大量生產(chǎn)等問(wèn)題，限制了其在食品中的應(yīng)用。本研究擬針對(duì)明膠乳液研究中存在的問(wèn)題，以A型明膠為原料，通過(guò)一種簡(jiǎn)易方法將TG酶交聯(lián)修飾后的明膠用于穩(wěn)定食品級(jí)高內(nèi)相乳液，并探究TG酶交聯(lián)時(shí)間對(duì)明膠分子量分布以及高內(nèi)相乳液微結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和流變學(xué)性質(zhì)的影響。

研究表明TG酶交聯(lián)能夠有效促進(jìn)提高明膠的分子量，由其穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液具有均一的液滴直徑（圖1）和優(yōu)異儲(chǔ)存穩(wěn)定性。同時(shí)TG酶交聯(lián)明膠穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，在90℃和120℃加熱20分鐘后，明膠（基于交聯(lián)4h）穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液微結(jié)構(gòu)和粘度變化極�。▓D2），這意味著通過(guò)高溫殺菌，TG酶交聯(lián)明膠穩(wěn)定的高內(nèi)相乳液可以在室溫下儲(chǔ)存。在流變學(xué)分析中，隨著交聯(lián)時(shí)間的延長(zhǎng)，高內(nèi)相乳液的粘度更高且頻率依賴(lài)性更低（圖3），這表明其可以潛在用于3D打印。隨后的3D打印實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了高內(nèi)相乳液具有良好的3D打印性能（圖4），同時(shí)我們可以調(diào)控制備得到具有不同顏色的3D打印產(chǎn)品。該研究為制備出具有高熱穩(wěn)定性的明膠基高內(nèi)相乳液提供了一種簡(jiǎn)易制備方法，同時(shí)也為其實(shí)際食品應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

圖1. 高內(nèi)相乳液外觀(guān)和光學(xué)顯微鏡形貌


圖2. 高溫（90 deg C或121 deg C）熱處理后的高內(nèi)相乳液


圖3. 高內(nèi)相乳液粘度和頻率依賴(lài)性


圖4. 高內(nèi)相乳液的3D打印

關(guān)于張宇昊

張宇昊 教授
西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院

張宇昊，男，西南大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，院長(zhǎng)。主要研究方向：動(dòng)物性蛋白質(zhì)功能及其構(gòu)效、動(dòng)物性食品加工副產(chǎn)物利用、乳液與水凝膠和水產(chǎn)品加工。丹麥哥本哈根大學(xué)訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者，重慶市高等學(xué)校優(yōu)秀人才計(jì)劃入選者，重慶市科學(xué)技術(shù)帶頭人（后備人選），重慶市生態(tài)漁產(chǎn)業(yè)體系崗位科學(xué)家，中國(guó)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)委員，中國(guó)畜產(chǎn)品加工研究會(huì)理事，重慶市食品工業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)，重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心主任，重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，重慶市科青聯(lián)理事《食品工業(yè)科技》、《食品研究與開(kāi)發(fā)》等期刊編委，《食品科學(xué)》期刊青年編委，《Food chemistry》，《Food hydrocolloids》等國(guó)際期刊審稿人。發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文100余篇，其中SCI收錄40余篇。獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利9項(xiàng)，國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利2項(xiàng)，中華農(nóng)業(yè)科技獎(jiǎng)科學(xué)研究成果一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)糧油學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)食品產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇優(yōu)秀科研成果獎(jiǎng)2項(xiàng)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、青年項(xiàng)目，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題，重慶市新冠肺炎疫情應(yīng)急科技攻關(guān)專(zhuān)項(xiàng)，重慶市基礎(chǔ)科學(xué)與前沿技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目，中國(guó)博士后基金面上項(xiàng)目、特別資助項(xiàng)目等項(xiàng)目20余項(xiàng)。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106536