食物营养与功能性食品创新团队构建大豆分离蛋白Bigel食品级油墨实现空心-旋转模型高精度3D打印

近日，中国农业科学院农产品加工研究所食物营养与功能性食品创新团队成功构建大豆分离蛋白双相凝胶（Bigel）油墨体系并应用于高精度3D打印食品。研究成果发表在食品领域Top期刊《Food Hydrocolloids》（JCR一区，IF=10.7）上，加工所2023级博士研究生仇润慷和华南农业大学2022级硕士研究生邱国栋为论文共同第一作者，加工所王凤忠研究员和刘丽娅研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2023YFE0107000、2022YFF1102100、2022YFF1100501）和云南省科技计划项目（202204BI090012）的支持。

近年来，3D打印食品在精准营养和个性化膳食研究领域的优势愈发凸显，其可以根据个人健康状况、营养需求、食物偏好和生活方式定制食物，从而提供更加个性化的饮食解决方案。Bigel作为一种新型凝胶体系，热力学稳定性和流变学特性较佳，多应用于3D打印食品研究。大豆分离蛋白（SPI）营养丰富、易消化且具有良好的凝胶性、乳化性，被视为3D打印食品理想优质植物蛋白来源。目前基于SPI的Bigel食品级3D打印油墨尚未被开发利用，有待于进一步探索。

研究发现，SPI基水凝胶和油凝胶比例对Bigel油墨流变性和水分分布发挥关键作用，当两者比例达7:3时，油墨显示出更强的剪切稀化效应（流动系数n为0.135），更利于3D打印过程材料挤出，其恢复粘度达到10.920 × 10⁵ mPa·s，结构快速恢复性强；同时油墨还具有较高的屈服应力、复合模量和凝胶强度，不易流动水和自由水比例更高。该油墨可实现复杂空心－旋转模型的高精度打印，打印精度超过99%，主要归因于油凝胶中的β′和β晶体可以保护SPI水凝胶网络结构完整，同时避免油凝胶颗粒聚集，从而实现有效改善Bigel油墨微观结构，使其在挤出过程可耐受更强的剪切应力。

以上研究为拓宽大豆分离蛋白应用领域、创制个性化精准营养植物蛋白膳食产品提供新策略。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.110052

大豆分离蛋白Bigel食品级油墨实现空心－旋转模型高精度3D打印