华南理工陈玲团队：硬脂酸对大米淀粉微观结构、流变性及3D打印特性的影响

来源： 食研私享

2021年8月26日，华南理工大学•食品科学与工程学院：Zipeng Liu（1作）......、陈玲*（通讯）、Bo Zheng*（共通讯）等在高分子科学1区TOP期刊International Journal of Biological Macromolecules（IF：6.953）在线发表了题为“Effect of stearic acid on the microstructural, rheological and 3D printing characteristics of rice starch”的研究文章。

热挤压3D打印（HE-3DP）与其他食品3D打印技术相比，其应用范围相对较为广泛。对于HE-3DP，其设备加热部件和剪切喷嘴满足促进淀粉与脂类相互作用的充分条件。然而，在HE-3DP环境中，脂质的添加如何影响淀粉的流变特性，这对其印刷性能至关重要，目前还没有相关研究报道。

该文通过研究硬脂酸（SA）在HE-3DP过程中对大米淀粉糊的结构演变、流变性能和印刷适性的影响，并揭示其与印刷适性的关系，以期为脂质在HE-3DP制备淀粉基食品中的应用提供有效信息。

图文摘要

成果介绍
该文中，研究人员利用一台可控温的食品3D打印机研究了在热挤压3D打印（HE-3DP）过程中添加硬脂酸（SA）（2.5-10.0%）对大米淀粉糊微观结构、流变行为和印刷适性的影响，并建立了可能的运动模型。

在3D打印过程中，硬脂酸（SA）的加入可以诱导结晶结构的形成，改变淀粉的分子运动行为，从而构成新的海岛结构。当脂质添加量小于7.5%时，淀粉-硬脂酸糊（SSAP）可形成更高刚性和储能模量（G′）的有序网络结构，提高了机械强度和打印层数。但当SA添加量达到10%时，打印层数随着网络结构变弱，黏度降低而减少。随着粘度的降低，大量的SSAP墨水从喷嘴中流出，线宽变粗，从而影响了打印精度。因此，在刚度和粘度之间找到合适的平衡至关重要。

总体而言，这项研究为脂质在利用热挤压3D打印（HE-3DP）制造淀粉基食品中的应用提供了重要信息。

图1. 淀粉-硬脂酸糊的流变特性曲线。（a，稳定剪切曲线；b，应变扫描曲线；c，频率扫描曲线；d，交替应变扫描曲线。）

图2. 热挤压3D打印（HE-3DP）下运动模型的示意图。

专 家 简 介

陈玲
陈玲，博士，教授，硕导，博导，现为华南理工大学“淀粉与植物蛋白教育部工程研究中心”副主任、广东省“天然产物绿色加工与产品安全重点实验室”副主任、广东省教育厅“农产品资源绿色加工广东普通高校重点实验室”副主任、教育部直属轻化所副所长、中国粮油学会玉米深加工分会副会长和广东省生物物理学会常务理事，同时兼任广东省侨联委员。长期致力于淀粉功能化修饰及营养调控领域的科研工作，重点围绕淀粉功能化修饰与营养功能调控、淀粉基靶向控制释放载体材料的设计、功能因子靶向控释传输系统的构建、淀粉分子多层次结构与营养功能的关系及影响机制等方面开展前沿性探索研究。近五年来，始终紧跟淀粉科学技术的国际前沿、瞄准国家在农产品加工行业的重大需求，先后主持了包括国家自然科学基金-广东省联合基金重点项目、国家自然科学基金项目、国家“863”科技计划课题、广东省自然科学基金团队项目、广东省“扬帆计划”引进创新创业团队项目等10多项国家及省（部）级科技项目。相关研究成果发表SCI收录论文80余篇、EI收录60余篇，参与出版专著2部。获得国家发明专利34项，实用新型专利6项；2项科技成果通过教育部鉴定；这些科研成果得到了国内外同行的普遍认可，先后获得了中国食品科学技术学会科技创新—技术进步奖二等奖（2016）、中国轻工联合会科技进步三等奖（2015）、中国商业联合会科技进步二等奖（2015）、世界知识产权组织第38届日内瓦国际发明展金奖、第十一届中国专利优秀奖、广东省专利优秀奖、中国侨界贡献奖和广东省侨联科技创新贡献奖等。