南京农大用响应面法和遗传算法优化鸡肉的3D打印：3D打印鸡肉产品的可行性研究

来源：食研私享

2021年10月23日，南京农业大学肉品加工与质量控制教育部重点实验室：Genghan Yang（1作）......、徐幸莲*（通讯）等在农林科学1区TOP期刊LWT-Food Science and Technology （IF：4.952）在线发表了题为“Optimizing 3D printing of chicken meat by response surface methodology and genetic algorithm: Feasibility study of 3D printed chicken product”的研究文章。
为了实现鸡肉的3D打印，该研究采用响应面法-遗传算法（RSM-GA）模拟了复杂因素（喷嘴直径、挤丝直径、喷嘴温度和NaCl添加量）对3D打印成型精度的影响。然后在RSM-GA优化的最佳条件下制备了3D打印鸡肉产品并研究了其烹饪可行性，以考察其商业应用价值。肉类3D打印已有大量文献报道，然而尚没有人研究过3D打印鸡肉产品和模具成型（MS）鸡肉产品的区别。因此，该研究从蒸煮性能、质构特性、水分状态及分布、微观结构等方面比较了3D打印产品和MS产品的差异。

亮点介绍
[1] 用鸡肉作食品3D打印的原料。
[2] 采用RSM-GA对鸡肉3D打印参数进行优化。
[3] 优化后的配方实现了挤出和支撑之间的平衡。
[4] 3D打印成型和模具成型的产品在烹饪后具有类似的质地。

成果介绍
研究人员采用响应曲面法（RSM）和遗传算法（GA）对鸡肉3D打印的工艺参数进行了优化，印刷结果表明，在1.3mm喷嘴直径、9.8mm挤丝直径、28.0℃喷嘴温度和2.5%NaCl添加量下，3D打印成型精度最佳。

流变学和凝胶强度结果表明，NaCl处理的鸡肉糜具有剪切变稀行为和足够的凝胶强度（>99.85 g·mm），表明鸡肉糜从喷嘴顺畅挤出与沉积后支撑结构达到平衡。另一方面，通过与模具成型（MS）产品的对比，探究了3D打印产品的蒸煮可行性。在优化条件下，熟化的3D打印样品与MS样品具有相似的质构特性，但蒸煮损失严重。

核磁共振（NMR）和扫描电子显微镜（SEM）结果表明，由于3D打印的剪切作用，鸡肉凝胶中的水分逐渐转化为自由水而流失，导致蛋白质相对浓度升高。因此，蒸煮后形成了较为致密、均匀的凝胶网络结构。

综上所述，利用最佳3D打印工艺条件得到的产品具有良好的几何形状和一定的蒸煮可行性。填补了3D打印在鸡肉制品中应用的空白，为今后新型食品制造提供理论依据。

△烹饪前后的3D打印样品展示。

专 家 简 介

徐幸莲

徐幸莲，南京农业大学教授，博士生导师，食品科技学院院长，国家肉品质量安全控制工程技术研究中心副主任。长期从事肉品加工与质量控制领域的教学、科研及服务社会工作。先后主持国家自然科学基金、国家科技部“十一五”支撑计划项目、十三五重点研发计划课题 、“863”高技术重点项目、国家现代农业产业技术体系专项、江苏省农业科技自主创新重点项目等国家级、部省级课题 20 多项，获国家、省部级及行业科技成果奖 10 多项，其中“冷却肉品质控制关键技术及装备创新与应用”获得国家科技进步二等奖（排名第 3），获国家发明专利 10 项，发表论文 250 余篇，其中 SCI 收录 136 篇，主编或副主编《食品原料学》、《肉品学》、《冷却禽肉加工技术》等教材与专著 6部。2009 年入选国家肉鸡产业技术体系岗位科学家并担任加工研究室主任，2011 年获江苏省“333 高层次人才培养工程”第二层次培养对象，2016 获江苏省有突出贡献的中青年专家等荣誉称号。兼任中国畜产品加工研究会常务副会长。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112693