保圣設(shè)備助力3D打印食品研究：魚糜肽-卡拉膠-黃原膠體系的關(guān)鍵應(yīng)用

• 研究背景

在當(dāng)今食品科技領(lǐng)域，3D打印技術(shù)正逐漸嶄露頭角，其在食品制造中的應(yīng)用為產(chǎn)品創(chuàng)新帶來了無限可能。從早期聚焦產(chǎn)品形狀和美學(xué)，到如今注重添加營養(yǎng)功能成分以提升食品品質(zhì)，3D打印食品的發(fā)展備受關(guān)注。魚糜作為富含蛋白質(zhì)的優(yōu)質(zhì)原料，其水解產(chǎn)生的魚糜肽具有多種功能活性，在抗氧化方面表現(xiàn)突出，如在ABTS自由基清除實驗、羥基自由基清除實驗和鐵離子還原實驗中展現(xiàn)出良好效果，這使其成為制備3D打印墨水的理想材料之一。

然而，目前將魚糜肽應(yīng)用于3D打印墨水的研究尚處于起步階段。在探究魚糜肽 - 卡拉膠 - 黃原膠復(fù)合墨水的打印性能、結(jié)構(gòu)以及抗氧化特性的過程中，準(zhǔn)確測定各項指標(biāo)對于研究的深入推進至關(guān)重要。保圣設(shè)備憑借其先進的技術(shù)和精準(zhǔn)的檢測能力，在食品研究領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用，為該研究提供了有力的支持，有助于揭示復(fù)合墨水在3D打印過程中的內(nèi)在機制，推動3D打印食品的發(fā)展。

 二、實驗方法

 （一）樣品制備

1. 魚糜肽的制備：以響應(yīng)面法確定酶解條件，對銀鯧魚魚糜進行酶解，制備魚糜肽。在此過程中，依據(jù)抗氧化評價標(biāo)準(zhǔn)，篩選出抗氧化能力最強的酶解條件，為后續(xù)實驗提供優(yōu)質(zhì)的魚糜肽原料。

2. 復(fù)合墨水的配制：將卡拉膠、黃原膠與魚糜肽按不同比例混合，制備復(fù)合墨水。例如，探究不同卡拉膠與黃原膠比例（如1:1、3:4、2:4、3:5、2:5）以及不同魚糜肽含量（2mg/mL、4mg/mL、6mg/mL、8mg/mL、10mg/mL）對墨水性能的影響。

 （二）保圣設(shè)備的應(yīng)用

1. 質(zhì)構(gòu)分析儀（TA.TOUCH）：利用保圣質(zhì)構(gòu)分析儀對樣品的凝膠強度和質(zhì)地進行測定。在單測試模式下，設(shè)置測試前速度、測試速度和測試后速度均為1mm/s，應(yīng)變50%，通過測量凝膠強度（最大正向力與達到最大正向力的距離的乘積）和進行質(zhì)地剖析（TPA），獲取樣品的硬度、彈性、黏附性、凝聚性、膠黏性和咀嚼性等參數(shù)，以此評估不同復(fù)合墨水的質(zhì)地特性，為研究其打印性能提供重要依據(jù)。

2. 流變儀：采用保圣流變儀）對樣品進行流變特性測定。先將樣品添加到模具底部平面，刮去多余樣品后，通過振幅掃描確定線性黏彈性區(qū)域（LVR），確保頻率掃描時應(yīng)變在該區(qū)域內(nèi)。隨后進行頻率掃描，頻率范圍設(shè)定為0.1 - 100Hz，應(yīng)變1%，溫度保持在20°C，獲取黏度和模量 - 剪切速率曲線以及模量 - 剪切應(yīng)力曲線，用于表征不同材料的屈服應(yīng)力，深入分析復(fù)合墨水的流變性能，了解其在不同條件下的流動和變形特性。

 三、實驗結(jié)果

 （一）復(fù)合墨水的打印性能

1. 不同比例對打印效果的影響：通過質(zhì)構(gòu)分析儀（TA.TOUCH）和流變儀（MCR 92）的檢測數(shù)據(jù)可知，卡拉膠與黃原膠比例為3:4時，復(fù)合墨水的打印效果最佳。其凝膠強度和黏附性較高，具有足夠的支撐能力和結(jié)合能力，能夠形成完整的打印形狀，且尺寸精度最接近標(biāo)準(zhǔn)體積（97%）。而其他比例的復(fù)合墨水，如1:1的支撐能力不足導(dǎo)致打印結(jié)構(gòu)坍塌，2:5的因材料機械強度大、擠出與針頭移動速度不一致而出現(xiàn)打印形狀缺失，2:4和3:5的表面粗糙且有明顯孔洞。這表明保圣設(shè)備準(zhǔn)確地反映了不同比例復(fù)合墨水的質(zhì)地和流變差異，為確定最佳配方提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

2. 魚糜肽含量對打印效果的影響：不同魚糜肽含量對復(fù)合墨水打印效果影響顯著。當(dāng)魚糜肽含量為4mg/mL時，打印效果良好，棱柱體的打印精度最高；2mg/mL時墨水幾乎呈流體狀無法成型；6mg/mL和8mg/mL時打印形狀粗糙有孔；10mg/mL時無法固化進行打印。質(zhì)構(gòu)分析儀和流變儀的結(jié)果顯示，4mg/mL魚糜肽的復(fù)合墨水凝膠強度最高，打印后質(zhì)地變軟，適合咀嚼困難的人群。同時，該墨水的黏度隨魚糜肽含量增加而增加，增強了層間結(jié)合能力，且其屈服應(yīng)力較低，具有良好的擠出性。這些結(jié)果充分體現(xiàn)了保圣設(shè)備在研究魚糜肽含量對復(fù)合墨水打印性能影響方面的重要作用，能夠精準(zhǔn)地量化各項指標(biāo)，為優(yōu)化配方提供科學(xué)依據(jù)。

（二）復(fù)合墨水的抗氧化性能

1. 體外消化過程中的肽釋放率：在體外消化實驗中，使用保圣設(shè)備相關(guān)檢測原理（如對物質(zhì)成分變化的監(jiān)測能力）間接輔助研究發(fā)現(xiàn)，魚糜肽 - 卡拉膠 - 黃原膠（4mg/mL）復(fù)合墨水的肽釋放率隨消化時間顯著增加。胃蛋白酶和胰蛋白酶消化10分鐘時，釋放率分別達到65%和51%，且在后續(xù)消化過程中持續(xù)釋放，這表明復(fù)合墨水的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)既能結(jié)合部分肽分子，又能在消化過程中控制肽的釋放，促進其功能的持續(xù)發(fā)揮。

2. 抗氧化性能變化：經(jīng)消化后，復(fù)合墨水的抗氧化性能有所提升。ABTS自由基清除率、羥基自由基清除率和鐵還原能力分別提高了約11%、5%和66%。保圣設(shè)備雖然未直接檢測抗氧化性能，但通過對復(fù)合墨水在消化前后結(jié)構(gòu)和質(zhì)地變化的檢測，為解釋抗氧化性能提升的原因提供了有力支持。例如，消化破壞了卡拉膠與肽的結(jié)合，釋放出更多肽，從而增強了抗氧化能力，而這些結(jié)構(gòu)和質(zhì)地變化可通過質(zhì)構(gòu)分析儀和流變儀進行有效監(jiān)測和分析。

保圣的質(zhì)構(gòu)分析儀（TA.TOUCH）和流變儀在研究魚糜肽 - 卡拉膠 - 黃原膠復(fù)合墨水的3D打印性能和抗氧化特性過程中發(fā)揮了不可替代的作用。通過精準(zhǔn)測定凝膠強度、質(zhì)地、流變特性等關(guān)鍵指標(biāo)，為確定最佳復(fù)合比例、深入理解打印過程中的材料變化以及解釋抗氧化性能提升機制提供了重要的數(shù)據(jù)支持，推動了3D打印食品領(lǐng)域的研究進展，為開發(fā)高品質(zhì)、功能性的3D打印食品奠定了堅實基礎(chǔ)。