上海騰拔質構儀助力浙江大學在國際食品期刊發表關於3D打印仿魚的論文

近日，上海騰拔Universal TA質構儀(yi) 助力浙江大學研究人員在國際食品期刊《Journal of Food Engineering》(Q1，IF：5.5)發表了題為(wei) "Microscale 3D printing of fish analogues using soy protein food ink"的研究論文。

由3D打印食品技術製造的植物基仿肉越來越受歡迎。在該研究中，研究人員使用大豆分離蛋白(SPI)、黃原膠(XG)和大米澱粉(RS)作為(wei) 食品油墨用於(yu) 3D打印仿魚；研究人員評估了不同濃度比率下SPI/XG/RS食品油墨的可打印性。通過調整打印參數，研究人員成功獲得真實魚肌纖維範圍內(nei) 細絲(si) (寬度97.36μm)的高打印分辨率。通過調節結構幾何形狀，研究人員獲得具有類似真實魚肉質構的仿魚，這揭示了3D打印可以將仿肉調節出類似肌纖維質構的能力。研究證實微尺度上高精度3D打印可以產(chan) 生植物基類似魚肉的結構，為(wei) 3D打印出具有令人愉悅口感的仿肉提供了一個(ge) 係統方法。

在該研究中，研究人員使用上海騰拔Universal TA質構儀(yi) 測定了真實黃花魚和仿魚的硬度、彈性、粘附力、咀嚼性和膠粘性指標。使用200 μm或600 μm錐形針3D打印的不同孔隙率(15.86%、35.64%、56.69%和73.59%)網架結構(2 × 2 × 1 cm³)，然後用上海騰拔Universal TA質構儀(yi) 配置直徑36mm柱形探頭對其進行測試。樣品在85℃下蒸製5分鍾，然後將蒸製好的樣品放在質構儀(yi) 測試平台上，用柱形探頭以1mm/s的速度下壓樣品30%。

仿肉和仿魚的質構顯著受其結構、力學和表麵性質所決(jue) 定。一些質構指標可以通過全質構分析來測定，包括硬度、彈性、粘附力、咀嚼性和膠粘性。前三者為(wei) 初級質構指標，後兩(liang) 者為(wei) 次級全質構分析變量。在該研究中，研究人員使用200 μm或600 μm噴嘴製造的不同孔隙率打印樣品，將其蒸製，然後探究其質構特性，並將其與(yu) 黃花魚背部肌肉對比。為(wei) 了說明打印樣品與(yu) 真實魚的相似，我們(men) 將黃花魚背部肌肉每個(ge) 質構指標的平均值定義(yi) 為(wei) 10分。仿魚打印樣品相應的平均值和標準差根據比例也被計算。

硬度是阻止變形的力。在上圖a中，當孔隙率從(cong) 15.86%增加到73.50%，樣品硬度逐漸下降。對於(yu) 200 μm噴嘴打印的樣品，硬度從(cong) 7.11 ± 0.87 N下降到 1.90 ± 0.16 N；而對於(yu) 600 μm噴嘴打印的樣品，樣品硬度從(cong) 3.82 ± 0.46 N下降到0.62 ± 0.15 N，這表麵更小的孔隙率和更細的細絲(si) 能夠產(chan) 生更大的硬度。在打印期間，更小的噴嘴帶來的更大硬度導致食品油墨中的原料更緊湊，且在質構分析中很難變形。因此，在相同孔隙率下，200 μm細絲(si) 製備的樣品比600 μm細絲(si) 製備的樣品更硬。孔隙率15.86%的200μm細絲(si) 打印樣品硬度(7.11 ± 0.87 N) 非常接近其真實對照物(7.04 ± 1.77 N)。

當變形力去除後物體(ti) 恢複到其未變形狀態的比率被定義(yi) 為(wei) 彈性。在上圖b中，不管精度和孔隙率，所有打印樣品的彈性大約為(wei) 0.6。這說明SPI/XG/RS質地彈性取決(jue) 於(yu) 原料配方，而很少受打印參數的影響。蒸製S20 × 3R15食品油墨材料彈性媲美真實黃花魚背部肌肉彈性(0.58 ± 0.09)。

為(wei) 了克服食物表麵與(yu) 與(yu) 食物接觸的材料表麵之間的吸附力，需要一個(ge) 反作用力，並將其定義(yi) 為(wei) 粘附力。在上圖c中，不管孔隙率和打印精度，所有打印樣品的粘附力大約為(wei) 2.5，這可能也與(yu) 材料本身有關(guan) 。打印樣品的粘附力接近真實魚的粘附力(2.21 ± 0.93)。

咀嚼性被定義(yi) 為(wei) 咀嚼固體(ti) 樣品到吞咽狀態所需的能量，它被定義(yi) 為(wei) 是硬度*內(nei) 聚性*彈性。在上圖d中，打印樣品的咀嚼性隨孔隙率和打印精度變化。隨著孔隙率從(cong) 15.86%變化到73.50%，對於(yu) 200 μm細絲(si) ，咀嚼性從(cong) 248.72 ± 38.18變化到80.26 ± 7.82；對於(yu) 600 μm細絲(si) ，咀嚼性從(cong) 154.28 ± 21.33 變化到23.28 ± 4.83。黃花魚真實背部肌肉的咀嚼性為(wei) 185.76 ± 74.79，這與(yu) 孔隙率為(wei) 15.86%的200 μm細絲(si) 打印樣品咀嚼性 (248.72 ± 38.18)一致。

膠粘性是瓦解一個(ge) 半固體(ti) 食品到利於(yu) 吞咽狀態所需的能量，被定義(yi) 為(wei) 是硬度*內(nei) 聚性。上圖e顯示了不同孔隙率和細絲(si) 對打印樣品膠粘性的影響。隨著孔隙率的增加，打印樣品膠粘性發生下降。對於(yu) 200 μm細絲(si) 打印樣品，膠粘性從(cong) 436.36 ± 51.42下降到116.14 ± 9.94；然而，對於(yu) 600 μm細絲(si) 打印樣品，膠粘性從(cong) 246.48 ± 24.74下降到35.37 ± 8.72。黃花魚背部肌肉真實膠粘性為(wei) 321.85 ± 113.66，與(yu) 孔隙率為(wei) 15.86%的200 μm細絲(si) 打印樣品膠粘性值(436.36 ± 51.42)相似。

總之，研究人員通過不同的孔隙率和噴嘴大小來調節3D食品質構特性。通過控製食品油墨配方和設計模型，我們(men) 可能創造具有特定質構的個(ge) 性化食品。在此，研究人員生產(chan) 出孔隙率為(wei) 15.86%的200 μm細絲(si) 打印樣品，被叫做“仿魚"，其具有黃花魚真實背部肌肉一樣的質構特性，特別是硬度和彈性。

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