江南大学：基于结冷胶的3D食品打印固化技术

颗粒在线讯：2022年3月14日，江南大学范大明教授课题组在国际期刊Journal of Food Engineering(中科院一区；IF：5.354)上在线发表了题为“3D food printing curing technology based on gellan gum(基于结冷胶的3D食品打印固化技术)”的研究性论文。闫博文为第一作者，范大明教授为通讯作者。

结冷胶是一种天然的亲水性胶体，常用于调节食物的质地。结冷胶和水的混合物在加热后形成粘性液体，并且粘度随着温度的降低而增加。当冷却到凝胶温度时，熔融的液体形成透明的固体凝胶，再次加热时可转变为流体。

目前，3D食品打印产品的流体状态极大地限制了形状的定制。为了提高成型质量，该研究开发了一种基于结冷胶温敏相变特性的3D食品打印固化技术。其以玉米淀粉为油墨基材来制备一种在打印过程中就固化的凝胶。将含有结冷胶的预糊化淀粉浆料装入具有加热功能的3D打印机专用料桶中，并在室温下挤出到打印平台上。流变学试验、打印质量评价和低场核磁共振证明，含有结冷胶的浆料具有良好的挤出和打印可行性。当结冷胶添加量为4%或6%时，产品发生了明显的塑性变形，这表明形成了固体凝胶。温度扫描流变学分析表明，结冷胶是通过影响浆料的固化温度和固化速度来控制浆料的固化性能。结冷胶通过自冷交联和抑制淀粉糊化，提高了产品硬度，破坏了网络结构，改变了产品粘附性。

图1. 基于结冷胶温度诱导相变的3D食品打印固化技术示意图

图2. 玉米淀粉打印的产品图像(a-g分别代表玉米淀粉添加量为10%、12%、14%、16%、18%、20%和22%的产品)

图3. 打印产品的图像和高度(0%、2%、4%、6%分别代表添加2%、4 %、6%结冷胶的产品)

图4. 打印产品固化性能图像(0%、2%、4%、6%分别代表添加2%、4%、6%结冷胶的产品 )

图5. 温度扫描过程中浆料储能模量(G′)的变化(0%、2%、4%、6%分别表示添加2%、4%、6%结冷胶的浆料)

图6. 打印产品的SEM显微照片(300倍)(0%、2%、4%和6%分别代表添加2%、4%和6%结冷胶的产品）