上(shang)海(hai)騰(teng)拔(ba)質構(gou)儀(yi)相(xiang)關(guan)論(lun)文(wen)：基於(yu)高(gao)精(jing)度3D 打(da)印(yin)的(de)三(san)文魚植物(wu)基替(ti)代(dai)物(wu)研究(jiu)

浙(zhe)江(jiang)大學(xue)生(sheng)物(wu)系統工(gong)程(cheng)與食(shi)品(pin)科學(xue)學(xue)院研究(jiu)人員在國內期(qi)刊《食(shi)品(pin)安(an)全質量(liang)檢測(ce)學(xue)報(bao)》發(fa)表了(le)題(ti)為(wei)"基於(yu)高(gao)精(jing)度3D 打(da)印(yin)的(de)三(san)文魚植物(wu)基替(ti)代(dai)物(wu)研究(jiu)"的(de)研究(jiu)論(lun)文(wen)。在(zai)該(gai)論(lun)文(wen)中(zhong)，研究(jiu)人員使用上(shang)海(hai)騰(teng)拔(ba)Universal TA質構(gou)儀(yi)測(ce)定(ding)了(le)三(san)文魚排(pai)和(he)3D 打(da)印(yin)植物(wu)基替(ti)代(dai)物(wu)的(de)硬(ying)度、粘性(xing)、彈(dan)性(xing)與咀嚼(jiao)性等指標(biao)。

摘(zhai) 要: 目的(de) 基於(yu)高(gao)精(jing)度3D 打(da)印(yin)技術(shu)研究(jiu)三(san)文魚植物(wu)基替(ti)代(dai)物(wu)。方(fang)法(fa) 以豌(wan)豆分離蛋(dan)白(bai)(pea protein isolate,PPI)、魔(mo)芋(yu)膠(jiao)(konjac gum, KGM)和(he)天(tian)然(ran)胡蘿蔔(bu)粉(fen)為(wei)原(yuan)輔(fu)料(liao), 進(jin)行精(jing)準(zhun)3D 復(fu)合打(da)印(yin)生(sheng)產模(mo)擬三(san)文魚色(se)澤(ze)、質構(gou)的(de)植物(wu)基替(ti)代(dai)物(wu)。考(kao)察不同物(wu)料(liao)比(bi)例(li)對(dui)油墨(mo)可打(da)印(yin)性的(de)影(ying)響(xiang); 選(xuan)取有代(dai)表(biao)性的(de)油墨(mo)配方(fang), 對(dui)其流(liu)變特性(xing)、水分分布(bu)情(qing)況(kuang)、微(wei)觀結構進(jin)行表征(zheng)。結果(guo) PPI 和KGM 濃(nong)度的(de)升高(gao)都增強(qiang)了(le)體(ti)系與水結合的(de)能(neng)力, 且PPI 濃(nong)度過(guo)高(gao)時(shi)(20%, m:m)影(ying)響(xiang)了(le)KGM 與水結合形成穩(wen)定凝(ning)膠的(de)能(neng)力。PPI15KGM5 配方(fang)可形成致(zhi)密的(de)網格(ge)結構, 增強(qiang)了(le)體(ti)系的(de)穩(wen)定性, 擁有良好的(de)剪(jian)切恢(hui)復(fu)特(te)性(xing), 有利(li)於(yu)3D 打(da)印(yin); 而PPI20KGM3 配方(fang)具(ju)有更好(hao)的(de)機(ji)械性能(neng)和(he)結構強(qiang)度, 但是(shi)由(you)於(yu)PPI 濃度過(guo)高(gao)影(ying)響(xiang)KGM 形成穩(wen)定凝(ning)膠結構, 其剪(jian)切恢(hui)復(fu)特(te)性(xing)較(jiao)差(cha)。流(liu)變學(xue)參(can)數η、τy、G'、屈服應變及(ji)剪(jian)切恢(hui)復(fu)特(te)性(xing)對(dui)油墨(mo)3D 打(da)印(yin)過(guo)程(cheng)影(ying)響(xiang)顯著。結論(lun) 通過(guo)調(tiao)整(zheng)3D 打(da)印(yin)精(jing)細(xi)化(hua)程(cheng)度(350 μm 和500 μm)和(he)模(mo)型(xing)填(tian)充(chong)度, 生(sheng)產了(le)具(ju)有差(cha)異(yi)化(hua)質構(gou)的(de)高(gao)蛋(dan)白(bai)含(han)量(liang)(15%, m:m)產品(pin)。其中(zhong), 部分產品(pin)的(de)粘(zhan)性和彈(dan)性(xing)與真實(shi)三(san)文魚類(lei)似, 這為(wei)開(kai)發(fa)3D 打(da)印(yin)生(sheng)產植物(wu)基替(ti)代(dai)物(wu)提(ti)供了(le)新(xin)的(de)視(shi)角。

1、質構(gou)特性測(ce)試(shi)

通過(guo)流(liu)動(dong)自來(lai)水對(dui)三(san)文魚排(pai)進(jin)行解凍(dong), 恢(hui)復(fu)至室溫(wen)約(yue)30 min 後(hou), 沿魚排(pai)順(shun)肌(ji)纖維纖維(wei)切下尺寸壹(yi)致(zhi)的(de)樣(yang)品(2 cm×1 cm×1 cm)與打(da)印(yin)完成的(de)不同打(da)印(yin)精(jing)度與模型(xing)填(tian)充(chong)度的(de)立(li)方體(ti)(2×1×1 cm)進(jin)行質地剖(pou)面分析(xi)(texture profile analysis, TPA)測(ce)試(shi)。實(shi)驗(yan)條件(jian)為(wei): 兩次(ci)循環(huan)壓(ya)縮30%, 觸發(fa)力8 gf, 探(tan)頭(tou)移動(dong)速(su)度為(wei)1 mm/s。每組(zu)設置(zhi)3 組及(ji)以(yi)上(shang)平(ping)行測(ce)試(shi)。

2、結果(guo)分析(xi)

註: a: 硬度; b: 粘性(xing); c: 彈(dan)性(xing); d: 咀(ju)嚼(jiao)性; e: 膠(jiao)著性(xing); f 為(wei)真實(shi)三(san)文魚, 以(yi)及(ji)不同模型(xing)填(tian)充(chong)度條件(jian)下, 350 μm 和500 μm 噴(pen)頭(tou)打(da)印(yin)的(de)產品(pin)彈(dan)性(xing); 圖a~f 中(zhong)不同大寫字母表(biao)示(shi)組(zu)間(jian)差(cha)異(yi)顯著, P<0.05。

圖(tu)7 不同打(da)印(yin)產品(pin)的(de)質地剖(pou)面分析(xi)(a~e)和與真實(shi)三(san)文魚彈(dan)性(xing)的(de)比(bi)較(jiao)(f) (n=3)

為(wei)了(le)探(tan)究不同打(da)印(yin)噴嘴(zui)的(de)產品(pin)的(de)質構(gou)特性差(cha)異(yi), 本(ben)研究(jiu)進行了(le)TPA 測(ce)試(shi)(圖(tu)7a~e), 並分別(bie)對(dui)350 μm 和(he)500 μm的(de)噴(pen)頭(tou)產品(pin)進(jin)行顯著性(xing)分析(xi)(圖7f)。

硬度是壓(ya)縮樣(yang)品所需(xu)的(de)力(li), 可以模仿(fang)人口(kou)腔對(dui)固(gu)體(ti)或(huo)者(zhe)半(ban)固(gu)體(ti)的(de)咀(ju)嚼(jiao)情況(kuang)[50]。在圖(tu)7a 中(zhong), 隨著(zhe)模型(xing)填(tian)充(chong)度的(de)上(shang)升, 500 μm 噴頭(tou)產品(pin)的(de)硬(ying)度從(59.3±25.3) gf 上(shang)升到了(le)(137.4±19.2) gf, 填(tian)充(chong)度上(shang)升提高(gao)了(le)打(da)印(yin)硬度。但對(dui)於(yu)350 μm 噴頭(tou)的(de)產品(pin), 硬(ying)度並沒(mei)有上(shang)升, 且彼(bi)此之(zhi)間(jian)並沒(mei)有顯著性(xing)差(cha)異(yi), 不過(guo)填(tian)充(chong)度為(wei)40%時(shi), 350 μm 噴頭(tou)的(de)產品(pin)硬(ying)度大於(yu)500 μm。咀嚼(jiao)性(圖(tu)7d)和膠(jiao)著性(圖7e)的(de)結果(guo)與硬度測(ce)量(liang)結果(guo)類(lei)似, 即(ji)500 μm 噴頭(tou)產品(pin)的(de)質構(gou)特性隨模型(xing)填(tian)充(chong)度上(shang)升而上(shang)升; 但是350 μm 噴頭(tou)的(de)產品(pin)基本(ben)沒(mei)有顯著性(xing)差(cha)異(yi)。不過(guo), 在(zai)40%填(tian)充(chong)度時(shi), 350 μm 噴頭(tou)的(de)產品(pin)的(de)質構(gou)特性都顯著高(gao)於(yu)500 μm, 這可能是精(jing)細(xi)化(hua)打(da)印(yin)提高(gao)了(le)產品(pin)內(nei)部結構的(de)穩(wen)定性, 從(cong)而(er)改善質構(gou)特性。

粘性是克服樣(yang)品(pin)本身的(de)粘(zhan)性而消(xiao)耗的(de)能(neng)量, 代(dai)表(biao)著需(xu)要從牙齒或(huo)者(zhe)上(shang)顎(e)去除(chu)粘附(fu)的(de)食(shi)物(wu)所做的(de)功。本研究(jiu)中(zhong),隨著(zhe)模型(xing)填(tian)充(chong)度上(shang)升, 350 μm 的(de)噴(pen)頭(tou)產品(pin)的(de)粘(zhan)性均呈(cheng)現(xian)上(shang)升趨勢(圖7b), 從(cong)(3.92±1.68) gf-mm 升到(18.79±4.57) gf-mm。500-40%產品(pin)的(de)粘(zhan)性[(12.59±0.75) gf-mm]接近(jin)真(zhen)實(shi)三(san)文魚的(de)粘(zhan)性[(13.19±3.97) gf-mm]。彈性(xing)是(shi)樣品(pin)去(qu)除(chu)形變後(hou)恢(hui)復(fu)到(dao)本(ben)來(lai)狀(zhuang)態(tai)的(de)能(neng)力, 表現(xian)為(wei)食(shi)物(wu)被(bei)牙(ya)齒咬(yao)後(hou)恢(hui)復(fu)到(dao)原(yuan)狀(zhuang)的(de)能(neng)力。且彈(dan)性(xing)和魚的(de)新(xin)鮮程(cheng)度關(guan)聯性(xing)極大, 魚在(zai)屠(tu)宰(zai)、冰(bing)凍或者(zhe)腐(fu)敗(bai)後(hou), 彈(dan)性(xing)都會有壹(yi)定(ding)程(cheng)度的(de)下降。工(gong)業中(zhong), 工人通常(chang)使用“手(shou)指法(fa)"測(ce)量(liang)生(sheng)魚片的(de)質構(gou)以了(le)解(jie)其彈(dan)性(xing)是否適合進壹(yi)步(bu)加(jia)工(gong)。在(zai)圖7c 中(zhong), 隨著(zhe)模型(xing)填(tian)充(chong)度的(de)上(shang)升, 500 μm 噴頭(tou)產品(pin)的(de)彈(dan)性從0.41±0.06 上(shang)升到了(le)0.58±0.03, 並且接(jie)近(jin)本(ben)次(ci)測(ce)量(liang)的(de)三(san)文魚的(de)彈(dan)性(0.61±0.03)。詳細(xi)的(de)彈(dan)性數據(ju)對(dui)比(bi)如圖(tu)7f 所示(shi), 真(zhen)實(shi)三(san)文魚肉(rou)的(de)彈(dan)性和500-70%的(de)產品(pin)無(wu)顯著性(xing)差(cha)異(yi), 表(biao)明通過(guo)精(jing)細(xi)化(hua)打(da)印(yin)和調控模型(xing)填(tian)充(chong)度, 可以對(dui)三(san)文魚的(de)質構(gou), 例如彈(dan)性進行還原(yuan)。

綜(zong)上(shang), 通過(guo)不同噴頭(tou)對(dui)不同填(tian)充(chong)度的(de)模(mo)型(xing)進行打(da)印(yin)可以對(dui)產品(pin)的(de)質構(gou)進行調控, 以接近(jin)真(zhen)實(shi)三(san)文魚的(de)質構(gou),比(bi)如粘(zhan)性和彈性; 且(qie)對(dui)於(yu)40%填(tian)充(chong)度的(de)模(mo)型(xing), 使用更高(gao)精(jing)度的(de)350 μm 噴(pen)頭(tou)相較(jiao)於(yu)500 μm 噴頭(tou), 提高(gao)了(le)產品(pin)的(de)內(nei)部結構穩(wen)定(ding)性和質構(gou)特性。

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基於(yu)高(gao)精(jing)度3D 打(da)印(yin)的(de)三(san)文魚植物(wu)基替(ti)代(dai)物(wu)研究(jiu)