無任何添加劑如何實現(xiàn)豆渣油墨的3D打印

來源：食研私享

目前，食品3D打印的研究熱點主要集中在食品材料的開發(fā)上,，鑒于單一食品原料無法滿足3D打印所需的材料特性,，因此各種食品添加劑被加入到食品油墨中用來改變其流變性能，從而來提高食品油墨的可打印性,。然而,，食品添加劑(如親水膠體)的加入一定程度會抑制原有食品的風(fēng)味，也相應(yīng)改變原有食品的質(zhì)地,。難免有部分消費者喜歡天然食材獨特的風(fēng)味和質(zhì)地,，那么有沒有一種方法可以不添加任何食品添加劑也可以實現(xiàn)3D打印呢？

2021年11月8日,，國外一項最新研究為了克服上述挑戰(zhàn),，首次嘗試無添加任何食品添加劑，通過改變食品顆粒的粒徑和濃度實現(xiàn)了豆渣(豆?jié){和豆腐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種大豆副產(chǎn)物)的3D打印,。

該研究由新加坡科技與設(shè)計大學(xué)聯(lián)合南洋理工大學(xué)的研究人員完成,，相關(guān)研究以“3D Printing of Okara Ink: The Effect of Particle Size on the Printability(豆渣油墨3D打印：粒度對可打印性的影響)”為題發(fā)表在國際期刊ACS Food Science & Technology上,，且被評選為當(dāng)期(Volume 1, Issue 11,，2021)的封面論文(Front Cover)。

△封面展示

豆渣(Okara)是豆?jié){和豆腐生產(chǎn)過程中過濾可溶性成分后產(chǎn)生的一種大豆副產(chǎn)物,。豆渣營養(yǎng)豐富,，含有44%的膳食纖維、22%的蛋白質(zhì)和10%的脂肪(以干重計),。

為了實現(xiàn)豆渣的再利用,，研究人員從當(dāng)?shù)匾患叶節(jié){供應(yīng)商收集到了作為廚余垃圾的豆渣，并將其烘干,、磨成粉后分別采用500μm,、300μm和100μm的篩子對豆渣粉進(jìn)行篩分，以區(qū)分豆渣顆粒粒徑,。在無添加任何食品添加劑條件下,，只加水配置成不同濃度(25%、33%,、50%w/w)的豆渣油墨,，然后將其進(jìn)行直接墨水書寫(DIW)3D打印。

△室溫下豆渣的直接墨水書寫(DIW)3D打印

△不同粒徑(<100μm,、100-300μm和300-500μm)和質(zhì)量濃度(25%,、33%和50%w/w)的豆渣油墨(即豆渣粉懸浮于水中)。(比例尺 : 10mm)

研究表明,，粒徑是決定豆渣油墨流變性能的一個重要變量,，當(dāng)豆渣粉粒徑<100μm,，濃度為33%時，其屈服應(yīng)力為200±40Pa,，儲能模量為23300±300Pa,，無顆粒結(jié)塊導(dǎo)致的堵頭現(xiàn)象發(fā)生，可用于3D打印,。所選擇的油墨能夠保持印刷結(jié)構(gòu)而不會由于擴(kuò)散而變形,，并且研究人員通過調(diào)節(jié)3D結(jié)構(gòu)的填充密度實現(xiàn)了不同質(zhì)地(如硬度、黏附性)的3D打印豆渣(下圖A),。

研究人員指出,，3D打印的豆渣產(chǎn)品可以直接食用，也可以進(jìn)行進(jìn)一步的后處理加工,，如蒸,、烤和冷凍干燥。并且研究人員向我們演示了將3D打印的豆渣產(chǎn)品進(jìn)行了凍干處理,，凍干后剛好可以作為一口能吃下的零食,，同時產(chǎn)品由于經(jīng)過了脫水，保質(zhì)期更長(下圖B),。

△直接墨水書寫(DIW)3D打印豆渣

在文獻(xiàn)中,，像薯片等常見零食的硬度大約是140g。而該研究中,，3D打印的豆渣產(chǎn)品的最大硬度為47.00±4.58g(100%填充),，但可以通過烘焙或冷凍干燥等后處理來提高硬度，從而達(dá)到與現(xiàn)有零食如薯片相似的質(zhì)地,。

綜上所述,，為了不添加食品添加劑(如可食用親水膠體)，保留食品原有風(fēng)味和質(zhì)地的同時實現(xiàn)3D打印,，可以通過改變食品顆粒的粒徑來制備一種顆粒食品水懸浮液的3D打印食品油墨,。該研究涉及的原理和方法也可以適用于其他副產(chǎn)品和非副產(chǎn)品的可食用材料，這將推動3D食品打印在醫(yī)療保健和食品可持續(xù)性方面的潛在應(yīng)用,。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1021/acsfoodscitech.1c00236