双凝胶油墨的可打印性和流变特性分析：在3D食品打印中的潜力

来源： 食研私享  

2022年3月21日，华南农业大学食品学院的研究人员在国际期刊Food Hydrocolloids(中科院1区；IF：9.147)上在线发表了题为“Analysis on the printability and rheological characteristics of bigel inks: Potential in 3D food printing(双凝胶油墨的可打印性和流变特性分析：在3D食品打印中的潜力)”的研究性论文。Runkang Qiu为第一作者，胡卓炎、赵雷为共同通讯作者。

油凝胶和水凝胶可以混合在一起形成一种新型的具有不同极性相的双相体系，被叫做双凝胶(bigels)。双凝胶具有稳定的粘弹性半固体结构，与有机凝胶和水凝胶相比，双凝胶具有两相的优点，并且由于双凝胶剂产生的强相互作用，其性能优于任何一种单独的凝胶组分。

在这项工作中，研究人员研究了由不同比例的油凝胶(由蜂蜡和玉米油制成)和水凝胶(由κ-卡拉胶-黄原胶制成)组成的双凝胶油墨在3D打印过程中的打印性能。开发了不同比例的双凝胶(油凝胶: 水凝胶)油墨用于基于挤出的3D打印。研究发现，增加油凝胶组分改善了流变特性并进一步提高了双凝胶油墨的可打印性，并且发现80%油凝胶组分是3D打印的理想材料。此外，双凝胶油墨的类型和微观结构特性受油凝胶组分的影响很大，油凝胶组分较大的双凝胶油墨为W/O型，表现出更强的力学性能。另一方面，在挤出过程中，油凝胶或水凝胶在高剪切下发生颗粒聚集，导致挤出性和打印精度较差。该文研究了油凝胶组分影响蜂蜡基油凝胶和卡拉胶-黄原胶水凝胶基双凝胶油墨打印性能的机制，表明了高油物质在3D食品打印中的应用潜力。

图1. 具有不同比例的油凝胶和水凝胶(O: H)的双凝胶的感官稳定性。

图2. 不同双凝胶油墨的3D可打印性评价。从上到下分别为正视图、侧视图和俯视图。

图3. 不同双凝胶油墨在挤压前(A)和挤压后(B)的共焦显微图像。

图4. 不同双凝胶油墨在挤压前(A)和挤压后(B)的偏振光显微图像。

关于胡卓炎、赵雷

△胡卓炎 教授

华南农业大学食品学院

胡卓炎，1961年生，男，博士，教授，博士生导师。1983年至今一直从事食品科学与工程领域的教学和研究工作。其中，1998-2003年任华南农业大学食品学院副院长。2003-2005年为香港政府输入内地人才赴香港理工大学合作科研和攻读博士学位。现为国家荔枝龙眼产业技术体系加工技术岗位科学家。兼任广东省食品学会副秘书长和常务理事、广东省农产品加工专业委员会副主任、广东省制冷学会理事、《现代食品科技》及《制冷》杂志编委等。研究领域：园艺产品加工与保藏，微波食品加工工艺。副主编和参编21世纪教材《食品工艺学导论》和《园艺产品贮藏加工学》等。

△赵雷 副教授

华南农业大学食品学院

赵雷，博士，副教授，硕士生导师，广东省“千百十”工程培养对象，华南农业大学“青年骨干教师”。主要从事天然产物绿色修饰及热带水果加工综合利用，主持国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广州市对外合作项目、华南农业大学校长基金、广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室开放基金，主要参加国家荔枝龙眼产业体系加工岗位项目研究。近年来在国际及国内权威期刊发表论文50余篇，其中以第一作者或通讯作者在发表SCI论文10篇。研究领域：1、荔枝、龙眼干制过程中蛋白多糖相互作用的分子机理及生物活性调控机制；2、龙眼中多酚类物质分离纯化关键技术集成及其在烫伤治疗中的应用；3、热带水果加工过程中生物活性物质保健功效的变化及其作用机制；4、食品胶对冷冻面制品的品质改良的分子机制及产品开发。

论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107675