陕西科技大学莫海珍/胡梁斌团队:食用菌蛋白的高值化3D打印产品

3D打印资讯
2022
05/26
14:38
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来源:食研私享


2022年5月24日,陕西科技大学莫海珍/胡梁斌团队在国际知名期刊Food Hydrocolloids(中科院一区;IF: 9.147)上在线发表了题为“Correlating rheology with 3D printing performance based on thermo-responsive κ-carrageenan/Pleurotus ostreatus protein with regard to interaction mechanism(基于温敏性κ-卡拉胶/平菇蛋白的流变学与3D打印性能相关性研究)”的研究性论文。陕西科技大学为通讯单位,刘振彬副教授为第一作者,莫海珍教授为第一通讯作者,李红波副教授为共同通讯作者。

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目前,温敏性凝胶油墨的精确3D打印是一个巨大的挑战,因为在凝胶挤出过程中的溶胶-凝胶相转变和流变性能变化不易精确控制,且3D打印特性尚未得到充分研究。该文中,作者团队首先研究了平菇蛋白(POP)对流变和温敏特性以及相应的3D打印性能的影响。平菇蛋白(POP)对温敏凝胶(κ-卡拉胶,KG)3D打印性能的影响与体系的流变特性和温敏特性相关。随后,进一步阐明了它们的相互作用机理,并对最终打印样品的抗氧化性能进行了评价。结果表明,POP的加入提高了凝胶化温度(Tg),显著影响了最佳打印温度的选择。POP的加入还提高了油墨的粘度和稠度指数(K),最终影响了油墨的挤出行为。在3D打印中,POP的加入促进了温度恢复特性,并对恢复阶段的3D打印可成型性至关重要。POP的加入提高了打印结构的机械强度,这对打印结构的自支撑起了重要作用。较低浓度的POP(10%~40%)能分散在连续相κ-卡拉胶的凝胶网络中,但当POP水平增加到50%时,会发生可见的相分离。分子相互作用分析表明,静电相互作用、疏水相互作用、离子相互作用对胶基3D打印油墨的流变性能和温敏行为有相关性。此外,POP还具有一定的抗氧化活性。该研究不仅为胶基3D打印油墨的流变行为和温敏性行为之间的相关性提供了有用的信息,而且为通过与蛋白质结合来调控胶基凝胶的3D打印行为提供了一种方法。

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图1. 油墨配方和温度对3D打印性能的影响。a: 不同油墨配方(1%KG、10%POP-1%KG、20%POP-1%KG)在不同温度下的线条和五角星打印效果;b: 不同油墨配方(20%POP-1%KG和40%POP-1%KG)在不同温度下的圆柱形打印效果。POP: 平菇蛋白;KG:κ-卡拉胶。

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图2. 氯化钠(a)、SDS(b)和尿素(c)浓度对油墨凝胶硬度的影响和不同油墨配方的CLSM图(d)。

团 队 简 介

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莫海珍 教授
陕西科技大学 食品生物工程学院

莫海珍,陕西科技大学食品与生物工程学院教授,博士生导师。教育部新世纪优秀人才,中国机械工程学会包装与食品工程分会理事,河南省青年骨干教师,河南省教育厅学术带头人,河南省高校科技创新人才,河南省高校科技创新团队带头人。主要研究方向为食源性生物活性成分、食用菌资源开发及高值化产品开发。

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刘振彬 副教授
陕西科技大学 食品与生物工程学院

刘振彬,陕西科技大学食品与生物工程学院副教授,硕士生导师。主要研究方向为农产品加工、食品3D打印、食用菌资源创制与高值化利用。主持或参与多项国家及省部级项目,发表多篇高水平论文,其中ESI高被引论文三篇。

论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107813

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