3D打印功能性鸡肉基零食的开发与表征：工艺参数和明胶水平的优化

来源：食研私享  

2021年11月3日，土耳其安卡拉大学：Elvan Gökçen Bulut（1作）......、Kezban Candoğan*（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“Development and characterization of a 3D printed functional chicken meat based snack: Optimization of process parameters and gelatin level”的研究文章。

近年来，关于3D打印食品配方的开发研究日益引起人们的关注，这就需要人们去探索设计和开发定制食品的新方法。这种加工食品的新方法面临的挑战之一是开发在不改变其品质和营养属性的情况下兼具“可打印”的油墨配方。

肉类产品的3D打印具有一定的挑战性，因肉类产品具有的纤维结构会导致3D打印时出现堵头严重，无法印刷，为此需要将肉类均质处理调成添加或不添加流动增强剂的糊状物，以制作适合挤出的食品油墨。虽然目前有一些关于开发含有少数组分的食品配方和优化3D打印的亲水胶体浓度的研究，但对开发多组分功能性复合食品配方的研究却很有限。

因此，该研究旨在1）开发一种营养健康的食品油墨，用于制造具有特定形式、风味、形状和尺寸的且含有各种功能成分的3D打印鸡肉基产品；2）通过优化油墨配方中的亲水胶体（明胶）浓度、丝材流量、进料量、喷嘴高度等参数来提高油墨的印刷适性；3）评价最佳明胶浓度和后处理烘焙对所选产品品质特性的影响。

图1. 从原料到最终3D打印鸡肉基产品的加工步骤。

亮点介绍
[1] 实现了一种鸡肉基多组分零食配方的3D打印。
[2] 当明胶含量为1.79%时，产品具有更好的印刷适性和更高的品质。
[3] 优化了丝材流量、进料量和喷嘴高度等3D打印工艺参数。
[4] 表征了适用于3D打印机加工的新型复合食品油墨。
[5] 明胶增强了3D打印功能性鸡肉产品的后处理烘焙产品品质。

成果介绍
改变食品配方可以显著影响产品的印刷适性，进而影响最终产品的质量。为此，优化3D打印参数和认真研究要打印的食品组成或配方至关重要。该文中，研究人员采用响应面法（RSM）优化3D打印参数和亲水性胶体浓度（明胶），开发了一种富含生物活性化合物的鸡肉基零食配方。并且评价了明胶添加量和烘焙工艺对3D打印产品品质的影响。研究人员通过响应面法（RSM）来确定明胶浓度，样品采用垂直直径（DY）为30mm、高度为10mm的空心圆柱模型，其他独立参数为丝材流量、进料量和喷嘴高度。

结果表明，匹配3D打印圆柱形零食产品的最佳工艺条件为：丝材流量110%，进料量90%，喷嘴高度0.5mm，明胶浓度1.79%。优化后，研究人员对3D打印产品烘焙前后的产品特性进行了评价。添加1.79%的明胶提高了储能模量和损耗模量（G′和G″值）以及复数粘度，降低了tanδ值（p<0.05），使微观结构更加均匀和致密。此外，添加明胶的产品感官得分均高于对照组(p < 0.05)。这项研究的结果为如何定制复杂的3D打印功能性肉类食品配方以满足生产需求提供了见解。

图2. （a）空心圆柱形产品的CAD设计（Dᵢₙ=内径，Dₒᵤₜ=外径）。（b）空心圆柱形产品优化过程中的测量参数（H=高度，DY=垂直直径，DX=水平直径）。

图3. 基于9点享乐量表的3D打印功能性产品的感官评分（1：极不喜欢，9：极喜欢）。a、b：不同字母的条形图之间差异显著（p<0.05）。

原文链接https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112768