浙江大學(xué)：可可脂如何提高植物肉3D打印性能,？

來(lái)源： 食研私享

對(duì)于中國(guó)市場(chǎng),，“植物基”不再是一個(gè)新概念,。在植物性飲食風(fēng)潮的影響下,，“植物基食品”和“Plant-成分的食物”應(yīng)運(yùn)而生,，并專門指以植物原料為基礎(chǔ)創(chuàng)建的新食品或飲料產(chǎn)品,。

植物肉以優(yōu)質(zhì)植物蛋白為主要原料,，其中大豆蛋白和小麥面筋蛋白具有模擬肉類質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)的獨(dú)特能力，是植物肉生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的植物蛋白,。目前,，植物肉的生產(chǎn)主要通過(guò)擠壓技術(shù)和3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)。然而,，基于大豆蛋白和小麥面筋蛋白的3D打印材料尚未被開發(fā),。

2021年11月19日，為了填補(bǔ)上述空白,，國(guó)內(nèi)一項(xiàng)最新研究分析了植物肉加工過(guò)程中熱敏可可脂對(duì)大豆蛋白和面筋蛋白基凝膠3D打印的影響,。研究結(jié)果顯示，熱敏可可脂的加入提高了植物蛋白基凝膠材料的流動(dòng)性和3D結(jié)構(gòu)的保形性,。

該研究由浙江大學(xué)的研究人員完成,，相關(guān)研究成果以“3D Printing of Soy Protein-and Gluten-Based Gels Facilitated by Thermosensitive Cocoa Butter in a Model Study(熱敏可可脂促進(jìn)大豆蛋白和面筋蛋白凝膠3D打印的模型研究)”為題發(fā)表在國(guó)際期刊ACS Food Science & Technology上。

可可脂(cocoa butter)是一種非常獨(dú)特的天然植物固體脂肪,，是制作純脂巧克力的理想專用油脂,，其熔點(diǎn)略低于人體體溫,，可用于3D打印中提高可塑性和成型性。

一開始,，研究人員將制備植物肉的原料(包含海藻酸鈉,、吐溫-80、可可脂,、香菇粉,、小麥面筋蛋白、大豆分離蛋白或豌豆蛋白,、淀粉)調(diào)配成不同比例的糊狀物,，然后裝入食品3D打印機(jī)專用料筒后進(jìn)行擠出式3D打印測(cè)試。

其中不含可可脂的配方無(wú)法連續(xù)擠出,，擠出成型性較差(下圖a和b),；不含吐溫-80的配方雖然具有合適的擠出成型性，但打印成型性不好(下圖c和d),。

不含可可脂的配方和不含吐溫-80的配方的擠出成形性和打印成型性

擠出成型性研究表明,，配方1-5(見下表格)添加可可脂(2.5-7.5g/108g)、海藻酸鈉(1.7g/108g)和淀粉(小麥淀粉,、玉米淀粉或馬鈴薯淀粉）適合于線型擠出(對(duì)應(yīng)下圖a-e擠出成型性),。

3D打印材料配方的組成

不同配方材料的擠出成型性(其中a-j分別對(duì)應(yīng)上述配方1-10)

由于可可脂的熱敏性，3D打印溫度對(duì)凝膠材料的打印成型性至關(guān)重要,。因此，研究人員在獲得了良好擠出成型性的配方前提下,，并在不同的打印溫度(30,、45、60℃)下,，研究這些配方的3D打印成型性,。

研究結(jié)果顯示，3D打印樣品在30°C下的3D打印成型性較差,，研究人員推測(cè)這是由于打印溫度低于可可脂的熔點(diǎn)(34-38°C),，從而阻礙了油墨擠出過(guò)程中的流動(dòng)性。而較高的打印溫度(45°C或60°C)可使油墨具有良好的流動(dòng)性和3D打印成型性,，并且在60°C下打印的樣品的成型性略好于45°C下打印的樣品,。

可可脂的添加量為2.5-5.0g/108g時(shí)(下圖a、b),，3D打印過(guò)程較順暢,，并具有良好的成型性。但是,，過(guò)量的可可脂會(huì)顯著降低3D打印成型性,，這是由于過(guò)量可可脂會(huì)導(dǎo)致凝膠凝固過(guò)快從而使凝膠擠絲不連續(xù)甚至堵頭，會(huì)間接導(dǎo)致3D打印性能變差。

不同溫度下各配方的3D打印成型性(a-f分別對(duì)應(yīng)于上述配方1-5和8,；數(shù)字1,、2、3分別代表在60,、45和30℃預(yù)熱打印)

另外,，研究人員還對(duì)植物肉3D打印樣品的的微觀形態(tài)、質(zhì)構(gòu)和化學(xué)成分進(jìn)行了分析,。

綜上所述,，這項(xiàng)研究表明，添加適量的可可脂,、吐溫-80和海藻酸鈉對(duì)實(shí)現(xiàn)植物肉優(yōu)良的3D打印性能至關(guān)重要,。熱敏可可脂在打印溫度高于室溫的3D打印過(guò)程中為植物肉油墨提供了流動(dòng)性，并在室溫下凝固后能夠保持3D形狀,。因此,，在添加熱敏可可脂合適的配方下，我們可以通過(guò)控制打印溫度來(lái)調(diào)節(jié)植物肉油墨的流動(dòng)性,。

基于這一原理,，熱敏油脂在食品3D打印領(lǐng)域中的作用值得我們進(jìn)一步探索，未來(lái)也可能作為提高其他食用3D打印油墨的流動(dòng)性和保形性的潛在助劑,。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1021/acsfoodscitech.1c00311