江南大學(xué)張慜教授團(tuán)隊(duì)：微膠囊技術(shù)用于白蘿卜/馬鈴薯凝膠的4D打印

來源：食研私享


2022年6月11月,，江南大學(xué)張慜教授團(tuán)隊(duì)在農(nóng)林科學(xué)1區(qū)Top期刊Food Research International(Q1；IF=6.475)上在線發(fā)表了題為“3D printed white radish/potato gel with microcapsules: Color/flavor change induced by microwave-infrared heating(帶有微膠囊的3D打印白蘿卜/馬鈴薯凝膠：微波-紅外加熱誘導(dǎo)的顏色/風(fēng)味變化)”的研究性論文,。Tiantian Tan為第一作者,，張慜教授為通訊作者。

目前,，關(guān)于使用微膠囊改變3D打印食品顏色的報(bào)道相對較少,。就加熱刺激下的3D食品顏色變化而言，天然色素的微膠囊化可能是食品4D打印的一種很有前途的方法。該研究以阿拉伯膠/麥芽糊精/β-環(huán)糊精為壁材,，紫草紅色素和玫瑰油香精為芯材制備微膠囊,。將微膠囊以不同的質(zhì)量比添加到白蘿卜/馬鈴薯凝膠中，以微波-紅外(MIR)作為響應(yīng)刺激,，探索3D打印樣品的顏色和風(fēng)味變化,。

研究亮點(diǎn)

• 制備了穩(wěn)定的天然紫草紅色素和玫瑰油香精微膠囊。
• 微膠囊經(jīng)微波-紅外(MIR)加熱后改變了印刷糊的顏色和風(fēng)味,。
• 印刷樣品的顏色隨微膠囊濃度和加熱時(shí)間的變化而變化,。
• 采用不同用量微膠囊的材料實(shí)現(xiàn)了誘人復(fù)合印刷。
  

研究結(jié)論

• 在白蘿卜/馬鈴薯糊中添加不同質(zhì)量比的微膠囊對3D打印的打印效果影響不大,。
• 添加紫草紅色素微膠囊和β-胡蘿卜素微膠囊的印刷糊在加熱過程中紅度值(a*)和黃度值(b*)顯著增加,。
• 當(dāng)微波加熱到表面溫度66.6℃以上時(shí)，由于微膠囊結(jié)構(gòu)的破壞,，印刷品的顏色和風(fēng)味發(fā)生了很大的變化,。
• 該研究從微膠囊熱釋放的角度為4D食品打印提供了新思路。
• 各種天然著色劑,、香精油或營養(yǎng)物質(zhì)嵌入微膠囊中,，并添加到印刷油墨中，可以實(shí)現(xiàn)誘人的4D變化,。
• 未來需要尋找更穩(wěn)定的微膠囊壁材或采用雙層壁材來改善包埋效果和增強(qiáng)芯材的穩(wěn)定性,。
• 應(yīng)進(jìn)一步研究更簡單的加熱刺激或功能物質(zhì)的釋放溫度。
  

圖文賞析

圖1. 微膠囊的性質(zhì)：微膠囊的制備工藝(a),；紫草紅色素/玫瑰油香精的SEM圖像(b-1,、b-2和b-3分別顯示放大300×、800×,、4.00k×)(b),；β-胡蘿卜素/甜橙油香精的SEM圖像(c-1、c-2和c-3分別顯示放大300×,、600×,、4.00k×)(c)；加入堿性溶液對微膠囊的影響(d),。


圖2. 不同微膠囊添加量油墨的印刷適性實(shí)驗(yàn),。


圖3. 添加紫草紅色素/玫瑰油香精微膠囊的印刷樣品在加熱過程中的顏色變化(a)；MIR加熱期間印刷樣品的溫度分布(b),。


圖4. 添加β-胡蘿卜素/甜橙油香精微膠囊的油墨在MIR加熱過程中的顏色變化,。


圖5. 2%紫草紅色素/玫瑰油香精微膠囊印刷油墨在加熱過程中的風(fēng)味變化(a)；2%微膠囊印刷樣品(b)在0分鐘和30分鐘時(shí)風(fēng)味化合物的PCA分析,。

作者簡介

張慜 教授
江南大學(xué)食品學(xué)院
張慜,，江南大學(xué)二級教授,、至善特聘教授，江蘇省“生鮮食品智能加工與品質(zhì)監(jiān)控”國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任,，入選國家百千萬人才,，享受國務(wù)院特殊津貼。長期從事生鮮食品加工/保鮮高新技術(shù)研究,，近十年來在食品高效加工新技術(shù)領(lǐng)域有開創(chuàng)性的研究,，培養(yǎng)畢業(yè)研究生/博士后近200名。2007年起先后擔(dān)任Journal of Food Engineering,、Drying Technology,、International Agrophysics、Foods等SCI刊物的編委/副主編,。并兼任瑞典國際科學(xué)基金會(IFS)科學(xué)顧問,、澳大利亞昆士蘭大學(xué)食品科學(xué)榮譽(yù)教授。近20年主持十三五國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目1項(xiàng),、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目6項(xiàng),、十二五/十一五國家863課題2項(xiàng)以及產(chǎn)學(xué)研重點(diǎn)項(xiàng)目30余項(xiàng)；獲國內(nèi)外發(fā)明專利授權(quán)230余項(xiàng),，榮獲江蘇省“十大杰出專利發(fā)明人獎(jiǎng)”(2012年）和江蘇省專利發(fā)明人獎(jiǎng)（2020年）,；以通訊作者發(fā)表SCI論文590余篇，被引總數(shù)超過1.3萬次,，H-index數(shù)為70,，入選ELSIVER“中國高被引學(xué)者”榜單（2014-至今）和Clarivate全球“高被引科學(xué)家”榜單（2021年）。主持的研究成果獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng),、江蘇省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),、中國商業(yè)聯(lián)合會科技獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)、中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)勵(lì),。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111496