01 文章主題
本研究利用蠶豆分餾物開發(fā)了一種3D打印食品原型，通過BIO X生物打印機(jī)實(shí)現(xiàn)了富含蛋白質(zhì)、淀粉和纖維的食品個(gè)性化生產(chǎn)。研究重點(diǎn)探討了不同墨水的流變特性、打印性、質(zhì)地及微觀結(jié)構(gòu)，以探索不同組分和填充圖案對3D打印食品特性的影響，進(jìn)而滿足消費(fèi)者對個(gè)性化營養(yǎng)的需求。食品3D打印技術(shù)不僅擴(kuò)寬了營養(yǎng)和食品配方的應(yīng)用領(lǐng)域，還為創(chuàng)造具有特定質(zhì)地與結(jié)構(gòu)的食品提供了創(chuàng)新思路

02 實(shí)驗(yàn)流程

- 3.4  壓縮力分析：頂部壓縮時(shí)的峰力顯著大于側(cè)面壓縮，表明立方體的頂部結(jié)構(gòu)更密實(shí)，需要更大的壓縮力。同時(shí)，蛋白質(zhì)豐富的樣本在頂部壓縮時(shí)表現(xiàn)出最高的峰力，而淀粉豐富的樣本在頂部壓縮時(shí)顯示出較高的峰應(yīng)變。這些結(jié)果表明墨水成分和壓縮方向?qū)α⒎襟w的質(zhì)地特性有顯著影響。
 

- 3.5  碎片分析：頂部壓縮產(chǎn)生的碎片較小，而側(cè)面壓縮產(chǎn)生較大碎片，這可能與層間間隙有關(guān)，顯示了壓縮方向?qū)λ槠�大小和分布有顯著影響。
 

- 3.6  碎片形態(tài)：從頂部壓縮產(chǎn)生的碎片更小，而從側(cè)面壓縮產(chǎn)生的碎片較大。

- 3.7  掃描電子顯微鏡（SEM）觀察：SEM圖像顯示冷凍和冷凍干燥對所有樣本的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了顯著影響，行程了多孔結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)豐富的樣本表面更光滑，孔洞邊緣更圓滑，而富含纖維和淀粉的樣本則呈現(xiàn)出較多不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，反映了墨水成分對3D打印食品微觀結(jié)構(gòu)的影響。
 

- 3.8  主成分分析：
❊蛋白質(zhì)含量與壓縮力和損耗因子（tan δ）的關(guān)系：主成分分析的第一主成分（PC1）與蛋白質(zhì)含量及其相關(guān)變量關(guān)聯(lián)。蛋白質(zhì)含量較高的樣本在壓縮測試中顯示出較高的壓縮力和損耗因子，表明這些樣本具有更高的能量耗散比例。
❊纖維和淀粉含量與墨水特性的關(guān)系：第二主成分（PC2）與纖維和淀粉含量相關(guān)的變量關(guān)聯(lián)，纖維和淀粉含量較高的樣本在3D打印過程中可能表現(xiàn)出更好的形狀穩(wěn)定性和質(zhì)地特性。
 

圖6：展示了前兩個(gè)主成分（PC），它們共同解釋了總變異的74.5%（PC1占53%，PC2占21.5%）。蛋白質(zhì)含量和直接相關(guān)的變量與PC1相關(guān)，而纖維和淀粉含量相關(guān)的變量與PC2相關(guān)。

04 討論
不同組成的墨水被調(diào)整以創(chuàng)造具有良好流動(dòng)性和形狀穩(wěn)定性的可打印墨水。墨水的水分含量隨著纖維和淀粉含量的增加而增加。纖維可能在穩(wěn)定立方體形狀方面發(fā)揮了作用。所有墨水主要表現(xiàn)為類似固體的行為，儲能模量（G0值）在大約2-30 kPa范圍內(nèi)。淀粉豐富的樣本表現(xiàn)出比其他墨水更高的屈服應(yīng)力。通過壓縮測試分析了冷凍干燥樣本的質(zhì)地，掃描電子顯微鏡圖像顯示其微觀結(jié)構(gòu)由30-70微米的腔體組成。

05結(jié)論
研究表明，從蠶豆中提取的蛋白質(zhì)、淀粉和纖維豐富的組分可以成功地組合，創(chuàng)造出用于3D打印的營養(yǎng)可打印墨水。墨水的組成對冷凍干燥后3D打印物體的質(zhì)地特性有顯著影響，而填充圖案（蜂窩/網(wǎng)格）對質(zhì)地?zé)o明顯影響。增加的微觀結(jié)構(gòu)異質(zhì)性似乎與壓縮時(shí)降低的峰值力相關(guān)。未來的研究可以評估其他后處理步驟（如烘焙或油炸）對形狀穩(wěn)定性的影響，此外，感官和消費(fèi)者測試也將是產(chǎn)品優(yōu)化的關(guān)鍵。

這項(xiàng)基于蠶豆分餾物的3D打印食品研究在多個(gè)方面展示了巨大的潛力和優(yōu)勢，為食品行業(yè)和個(gè)性化營養(yǎng)提供了新的方向
 

未來，3D打印食品有望商業(yè)化，技術(shù)進(jìn)步將使其更精細(xì)、多樣化，可能進(jìn)入大眾市場，開發(fā)新型功能性食品。

文章中文標(biāo)題：蠶豆分餾物用于3D打印富含蛋白質(zhì)、淀粉和纖維的食品
文章英文標(biāo)題：Faba Bean Fractions for 3D Printing of Protein-, Starch- and Fibre-Rich Foods
文章英文鏈接：https://www.mdpi.com/2227-9717/10/3/466