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當(dāng)前(qián)位置(zhì)：首頁(yè)技(jì)術文章上海騰拔(bá)質構(gòu)儀(yí)助(zhù)力(lì)浙江(jiāng)大(dà)學(xué)在國際食品期(qī)刊發表關於(yú)3D打(dǎ)印仿魚(yú)的論(lùn)文

上海騰拔(bá)質構儀(yí)助(zhù)力浙(zhè)江大(dà)學在(zài)國際食品(pǐn)期刊(kān)發(fā)表(biǎo)關(guān)於3D打印仿魚的論文

更新時間：2023-07-18

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近日，上海騰(téng)拔Universal TA質構(gòu)儀助力浙(zhè)江(jiāng)大學研究人(rén)員在(zài)國際食(shí)品期刊《Journal of Food Engineering》(Q1，IF：5.5)發(fā)表(biǎo)了(liǎo)題為(wéi)"Microscale 3D printing of fish analogues using soy protein food ink"的研究論文。

由3D打(dǎ)印(yìn)食品(pǐn)技術製(zhì)造(zào)的植物基(jī)仿肉(ròu)越來(lái)越受(shòu)歡迎。在該研究中，研(yán)究(jiū)人(rén)員使(shǐ)用大豆(dòu)分離蛋(dàn)白(bái)(SPI)，黃原膠(XG)和大(dà)米(mǐ)澱(diàn)粉(RS)作(zuò)為(wéi)食(shí)品油(yóu)墨用(yòng)於3D打(dǎ)印(yìn)仿(fǎng)魚；研究(jiū)人員(yuán)評估了(liǎo)不同濃(nóng)度比率(shuài)下(xià)SPI/XG/RS食品油(yóu)墨的(dí)可打(dǎ)印(yìn)性(xìng)。通過(guò)調整(zhěng)打(dǎ)印參數，研(yán)究人(rén)員(yuán)成(chéng)功(gōng)獲得(dé)真實魚(yú)肌(jī)纖維(wéi)範(fàn)圍(wéi)內細絲(sī)(寬(kuān)度(dù)97.36μm)的高(gāo)打(dǎ)印分辨率。通(tōng)過(guò)調(tiáo)節結(jié)構(gòu)幾何形(xíng)狀，研(yán)究(jiū)人員獲得具有類似真實魚肉(ròu)質構(gòu)的(dí)仿(fǎng)魚，這揭(jiē)示(shì)了3D打(dǎ)印可以將仿(fǎng)肉調(tiáo)節出類似肌(jī)纖維質構的能(néng)力。研究證實微(wēi)尺(chǐ)度(dù)上(shàng)高(gāo)精度(dù)3D打(dǎ)印可以(yǐ)產生植物基(jī)類似魚(yú)肉(ròu)的結(jié)構，為3D打(dǎ)印出具(jù)有令(líng)人愉悅(yuè)口(kǒu)感(gǎn)的(dí)仿肉提(tí)供了(liǎo)一(yī)個(gè)係統(tǒng)方(fāng)法。

在該(gāi)研(yán)究中，研(yán)究人(rén)員(yuán)使用(yòng)上海(hǎi)騰(téng)拔(bá)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀測定(dìng)了真實(shí)黃(huáng)花(huā)魚和仿魚(yú)的硬(yìng)度(dù)，彈性，粘附(fù)力(lì)，咀嚼性和(hé)膠粘性(xìng)指(zhǐ)標。使用(yòng)200 μm或(huò)600 μm錐形(xíng)針(zhēn)3D打印(yìn)的(dí)不(bù)同孔隙率(15.86%，35.64%，56.69%和(hé)73.59%)網架結(jié)構(gòu)(2 × 2 × 1 cm³)，然後(hòu)用上海(hǎi)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yí)配置(zhì)直徑36mm柱形(xíng)探頭對(duì)其進行(háng)測(cè)試。樣品(pǐn)在85℃下(xià)蒸製5分(fēn)鐘，然後(hòu)將(jiāng)蒸(zhēng)製好的樣品放在(zài)質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試(shì)平(píng)台上(shàng)，用柱形探(tàn)頭以(yǐ)1mm/s的速度下(xià)壓樣(yàng)品30%。

仿(fǎng)肉和仿魚的質構顯(xiǎn)著受其結構，力學和表(biǎo)麵性(xìng)質(zhì)所(suǒ)決定。一些質(zhì)構指標可以(yǐ)通(tōng)過全(quán)質構分(fēn)析(xī)來(lái)測定(dìng)，包(bāo)括(kuò)硬度，彈性，粘附力，咀(jǔ)嚼(jiáo)性和膠粘(nián)性。前三者為初級質構指(zhǐ)標，後(hòu)兩者為次級(jí)全質構分析變(biàn)量(liáng)。在該研(yán)究中，研究人員使用200 μm或600 μm噴(pēn)嘴(zuǐ)製造(zào)的不同(tóng)孔隙(xì)率(shuài)打(dǎ)印(yìn)樣(yàng)品，將其(qí)蒸(zhēng)製，然(rán)後(hòu)探(tàn)究其質(zhì)構(gòu)特性(xìng)，並(bìng)將(jiāng)其與黃(huáng)花(huā)魚(yú)背(bèi)部(bù)肌肉(ròu)對比。為(wéi)了(liǎo)說明打(dǎ)印樣(yàng)品(pǐn)與真(zhēn)實(shí)魚的(dí)相似，我(wǒ)們將(jiāng)黃(huáng)花(huā)魚(yú)背部(bù)肌(jī)肉(ròu)每個質構(gòu)指標的平均值定(dìng)義為(wéi)10分(fēn)。仿魚打(dǎ)印樣(yàng)品相(xiāng)應(yīng)的平均(jūn)值(zhí)和標準(zhǔn)差(chà)根據比例也(yě)被計(jì)算(suàn)。

硬度是阻(zǔ)止變(biàn)形(xíng)的(dí)力(lì)。在上(shàng)圖(tú)a中，當孔隙率(shuài)從15.86%增加到73.50%，樣(yàng)品硬度逐(zhú)漸(jiàn)下降。對於(yú)200 μm噴嘴(zuǐ)打印(yìn)的樣(yàng)品(pǐn)，硬度從7.11 ± 0.87 N下降到 1.90 ± 0.16 N；而對於600 μm噴嘴打(dǎ)印(yìn)的樣品，樣(yàng)品硬(yìng)度(dù)從3.82 ± 0.46 N下(xià)降到0.62 ± 0.15 N，這表麵更(gēng)小(xiǎo)的(dí)孔隙率(shuài)和更(gēng)細的(dí)細(xì)絲能夠(gòu)產(chǎn)生(shēng)更(gēng)大的硬(yìng)度。在打(dǎ)印期(qī)間，更(gēng)小的(dí)噴嘴帶來的(dí)更大(dà)硬(yìng)度導致(zhì)食品(pǐn)油(yóu)墨中(zhōng)的(dí)原(yuán)料更緊(jǐn)湊，且在質(zhì)構(gòu)分析(xī)中(zhōng)很(hěn)難變(biàn)形。因(yīn)此，在(zài)相(xiāng)同孔隙(xì)率(shuài)下，200 μm細絲製(zhì)備(bèi)的樣(yàng)品(pǐn)比600 μm細絲製備的(dí)樣品更(gēng)硬。孔(kǒng)隙率(shuài)15.86%的200μm細(xì)絲打印(yìn)樣(yàng)品(pǐn)硬度(7.11 ± 0.87 N) 非常(cháng)接(jiē)近其(qí)真(zhēn)實(shí)對(duì)照物(wù)(7.04 ± 1.77 N)。

當變(biàn)形力去(qù)除(chú)後(hòu)物體恢復(fù)到其未(wèi)變(biàn)形狀(zhuàng)態(tài)的(dí)比率(shuài)被(bèi)定義(yì)為彈性。在(zài)上(shàng)圖(tú)b中，不(bù)管精度(dù)和孔(kǒng)隙率(shuài)，所有打印(yìn)樣品(pǐn)的彈性大(dà)約為(wéi)0.6。這(zhè)說明SPI/XG/RS質(zhì)地(dì)彈性(xìng)取(qǔ)決於(yú)原料配(pèi)方(fāng)，而(ér)很(hěn)少受打印(yìn)參(cān)數(shù)的(dí)影(yǐng)響。蒸(zhēng)製S20 × 3R15食品(pǐn)油(yóu)墨(mò)材(cái)料(liào)彈性(xìng)媲美真實黃花魚(yú)背(bèi)部肌(jī)肉彈(dàn)性(xìng)(0.58 ± 0.09)。

為(wéi)了(liǎo)克(kè)服食物表麵與與食物接觸(chù)的材(cái)料(liào)表麵之(zhī)間的(dí)吸(xī)附力(lì)，需要一個(gè)反(fǎn)作用(yòng)力(lì)，並(bìng)將(jiāng)其定義為粘(nián)附力(lì)。在上圖c中，不(bù)管(guǎn)孔隙率(shuài)和(hé)打印精(jīng)度(dù)，所(suǒ)有打(dǎ)印樣品的(dí)粘(nián)附力大約為(wéi)2.5，這(zhè)可(kě)能也與材料(liào)本身(shēn)有關。打(dǎ)印(yìn)樣(yàng)品的粘附力接(jiē)近真(zhēn)實(shí)魚(yú)的粘(nián)附力(2.21 ± 0.93)。

咀(jǔ)嚼性(xìng)被定義為咀(jǔ)嚼固體樣品到(dào)吞咽(yān)狀態所需的(dí)能(néng)量(liáng)，它(tā)被定(dìng)義(yì)為是(shì)硬度*內聚性*彈性(xìng)。在上圖(tú)d中，打印樣(yàng)品的咀嚼(jiáo)性(xìng)隨(suí)孔隙(xì)率(shuài)和打(dǎ)印精度變化(huà)。隨著孔隙(xì)率(shuài)從15.86%變(biàn)化(huà)到73.50%，對於(yú)200 μm細(xì)絲(sī)，咀(jǔ)嚼性(xìng)從248.72 ± 38.18變(biàn)化(huà)到80.26 ± 7.82；對於600 μm細絲，咀嚼性從(cóng)154.28 ± 21.33 變化到23.28 ± 4.83。黃花(huā)魚真實背(bèi)部肌(jī)肉的咀嚼(jiáo)性為185.76 ± 74.79，這(zhè)與孔隙(xì)率(shuài)為(wéi)15.86%的(dí)200 μm細(xì)絲打印樣(yàng)品咀嚼性 (248.72 ± 38.18)一(yī)致(zhì)。

膠(jiāo)粘性(xìng)是(shì)瓦解(jiě)一(yī)個半(bàn)固(gù)體食品到利於吞(tūn)咽狀態(tài)所需(xū)的(dí)能(néng)量，被定義(yì)為(wéi)是(shì)硬度(dù)*內聚性。上圖(tú)e顯示(shì)了(liǎo)不同孔隙(xì)率和細絲對打印(yìn)樣(yàng)品(pǐn)膠粘性的(dí)影響(xiǎng)。隨著孔(kǒng)隙率的增加，打印樣品膠(jiāo)粘(nián)性發(fā)生下降。對於(yú)200 μm細(xì)絲打(dǎ)印(yìn)樣品，膠粘(nián)性從436.36 ± 51.42下(xià)降到116.14 ± 9.94；然而(ér)，對(duì)於(yú)600 μm細絲打(dǎ)印樣品，膠(jiāo)粘(nián)性從(cóng)246.48 ± 24.74下降(jiàng)到35.37 ± 8.72。黃(huáng)花(huā)魚背(bèi)部肌肉(ròu)真實膠粘(nián)性(xìng)為321.85 ± 113.66，與孔隙(xì)率為15.86%的200 μm細絲打印(yìn)樣(yàng)品(pǐn)膠粘性值(zhí)(436.36 ± 51.42)相(xiāng)似。

總之(zhī)，研(yán)究人員通過不(bù)同(tóng)的孔(kǒng)隙率和噴嘴大小(xiǎo)來調節3D食(shí)品質(zhì)構特性(xìng)。通(tōng)過(guò)控製食品油墨(mò)配方(fāng)和設計模(mó)型，我們可(kě)能(néng)創(chuàng)造具有特定質(zhì)構的個(gè)性化食品。在此(cǐ)，研究(jiū)人員生產出孔(kǒng)隙(xì)率為(wéi)15.86%的200 μm細絲(sī)打印樣品，被叫(jiào)做“仿(fǎng)魚"，其具(jù)有黃花(huā)魚(yú)真實背部肌肉(ròu)一樣(yàng)的(dí)質構(gòu)特(tè)性，特(tè)別(bié)是(shì)硬(yìng)度和彈性。

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