99re这里有精品专区,久久婷婷日韩 http://www.honheapp.cn 重新定義未來食品的制造方式 Tue, 17 Jun 2025 10:15:42 +0000 en-US hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.8 IF=8.5! 西北農(nóng)林科技大學(xué):不同多酚對馬鈴薯泥結(jié)構(gòu)、理化、消化和3D打印特性的影響 http://www.honheapp.cn/if8-5-%e8%a5%bf%e5%8c%97%e5%86%9c%e6%9e%97%e7%a7%91%e6%8a%80%e5%a4%a7%e5%ad%a6%ef%bc%9a%e4%b8%8d%e5%90%8c%e5%a4%9a%e9%85%9a%e5%af%b9%e9%a9%ac%e9%93%83%e8%96%af%e6%b3%a5%e7%bb%93%e6%9e%84%e3%80%81/ http://www.honheapp.cn/if8-5-%e8%a5%bf%e5%8c%97%e5%86%9c%e6%9e%97%e7%a7%91%e6%8a%80%e5%a4%a7%e5%ad%a6%ef%bc%9a%e4%b8%8d%e5%90%8c%e5%a4%9a%e9%85%9a%e5%af%b9%e9%a9%ac%e9%93%83%e8%96%af%e6%b3%a5%e7%bb%93%e6%9e%84%e3%80%81/#respond Tue, 17 Jun 2025 10:11:02 +0000 http://www.honheapp.cn/?p=998 2025年5月24日,西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院江昊教授團(tuán)隊在中科院農(nóng)林科學(xué)一區(qū)Top期刊Food Chemistry(IF:8.5)上在線發(fā)表了題為“Effects of different polyphenols on the structural, physicochemical, digestive and 3D printing properties of mashed potatoes”的研究型論文。

近年來,食品3D打印技術(shù)因其可定制設(shè)計和營養(yǎng)調(diào)控特性,能夠滿足消費者多樣化需求,在全球食品工業(yè)中廣受關(guān)注。在各種3D打印方法中,擠出式打印憑借設(shè)備簡單、成本低廉、操作便捷且與傳統(tǒng)食品原料兼容性高等優(yōu)勢,成為食品領(lǐng)域最常用的打印方式。作為全球第四大糧食作物,馬鈴薯因其剪切變稀的假塑性流體特性,已被廣泛應(yīng)用于食品3D打印。然而,研究發(fā)現(xiàn)土豆泥在擠出打印過程中存在擠出困難和噴嘴堵塞問題,嚴(yán)重影響打印精度。添加外源添加劑是解決上述問題的簡便有效方法。多酚作為一類植物次生代謝物,既可通過疏水作用進(jìn)入直鏈淀粉螺旋空腔形成V型復(fù)合物,也能通過分子間氫鍵與淀粉形成非包容性復(fù)合物。這些相互作用具有改善植物基原料流變特性并調(diào)控其3D打印性能的潛力。此外,多酚的加入還能提升3D打印食品的營養(yǎng)價值。阿魏酸、單寧酸和蘆丁是常見的多酚類物質(zhì),分別代表酚酸、單寧和類黃酮三大酚類亞型。目前關(guān)于多酚對淀粉理化特性和3D打印性能影響的研究大多集中于單一酚類與淀粉的相互作用,而不同類型多酚對淀粉基食品結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和3D打印性能影響的系統(tǒng)性研究仍較缺乏。

本研究系統(tǒng)探索了三種多酚化合物(阿魏酸、單寧酸和蘆?。┰?%-7.5%(w/w)添加濃度范圍內(nèi)對馬鈴薯泥理化特性的影響。研究采用5 g馬鈴薯凍干粉與35 mL去離子水充分水合形成懸浮液,隨后將阿魏酸、單寧酸和蘆丁以0、1.5%、4.5%和7.5%(w/w)的比例分別加入該分散體中并充分混合,80℃水浴加熱12 min,膠凝化后冷卻至室溫,制備成3D打印墨水。主要研究了這三種多酚對馬鈴薯泥結(jié)構(gòu)特性、3D打印性能、水分分布、流變學(xué)特性、糊化和消化率的影響,并探索了相關(guān)機(jī)制。這項研究為多酚在3D打印馬鈴薯食品領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用提供了創(chuàng)新的見解和數(shù)據(jù)支持。

研究亮點

??多酚可以調(diào)節(jié)馬鈴薯泥的3D打印性能。

??三種多酚均通過非共價氫鍵與馬鈴薯淀粉相互作用。

??多酚類物質(zhì)影響馬鈴薯泥凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。

??多酚類物質(zhì)的添加降低了馬鈴薯泥的體外消化率。

??單寧酸對馬鈴薯泥的抗消化作用和擠壓調(diào)控效果最佳。

研究結(jié)論

(1)加入0%~4.5%(w/w)的多酚類物質(zhì)可以有效地改善材料的擠出性能,使打印產(chǎn)品的表面更光滑。然而,在7.5%(w/w)的添加量下,打印產(chǎn)品的自支撐能力顯著減弱,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌和打印精度下降。

(2)多酚與淀粉通過非共價氫鍵形成非包合復(fù)合物,這種相互作用破壞了馬鈴薯淀粉的短程有序結(jié)構(gòu)和雙螺旋結(jié)構(gòu),降低了馬鈴薯泥-多酚復(fù)合物的結(jié)晶度。

(3)多酚在提高馬鈴薯泥的水溶性和持水能力的同時,降低了其粘彈性和膨脹勢,抑制了淀粉回生,并提高了儲存穩(wěn)定性。

(4)多酚通過抑制α-淀粉酶的活性降低了馬鈴薯泥的體外淀粉消化率,從而增加了抗性淀粉的含量。 (5)多酚與馬鈴薯泥的相互作用可能受多酚濃度和酚羥基數(shù)量影響,效果表現(xiàn)為單寧酸>蘆?。景⑽核?。在所有馬鈴薯泥-多酚復(fù)合物中,分子量最大的單寧酸對馬鈴薯泥的特性影響最顯著,且表現(xiàn)出最優(yōu)的抗消化能力。

(6)綜合考慮3D打印性能和抗消化特性,含有4.5%(w/w)單寧酸的馬鈴薯泥最適宜用于制備低消化率的3D打印馬鈴薯產(chǎn)品。

(7)本研究為多酚在3D打印馬鈴薯基食品領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用提供了創(chuàng)新見解和數(shù)據(jù)支持。

(8)未來研究應(yīng)著重分子水平的作用機(jī)制解析和體內(nèi)驗證,以推動多酚-淀粉體系在3D打印功能性食品制造中的應(yīng)用。

圖文賞析

圖1.?以(a)”三葉草”和(b)”棋盤”為模型制備的馬鈴薯泥和不同馬鈴薯泥-多酚復(fù)合物的3D打印產(chǎn)品圖像。

圖2.?以”三葉草”為模型制備的馬鈴薯泥和不同馬鈴薯泥-多酚復(fù)合物的3D打印產(chǎn)品的(a)長度、(b)寬度、(c)高度和(d)打印精度。

圖3.?馬鈴薯泥和不同馬鈴薯泥-多酚復(fù)合物的掃描電鏡圖(500 ×):A:馬鈴薯泥,B1:阿魏酸-1.5%、B2:阿魏酸-4.5%、B3:阿魏酸-7.5%,C1:單寧酸-1.5%、C2:單寧酸-4.5%、C3:單寧酸-7.5%,D1:蘆丁-1.5%、D2:蘆丁-4.5%、D3:蘆丁-7.5%。?

圖4.?(a-f)不同多酚和不同馬鈴薯泥-多酚復(fù)合物的X-射線衍射曲線:(a)阿魏酸、(b)單寧酸、(c)蘆丁、(d)馬鈴薯泥和馬鈴薯泥-阿魏酸復(fù)合物、(e)馬鈴薯泥和馬鈴薯泥-單寧酸復(fù)合物和(f)馬鈴薯泥和馬鈴薯泥-蘆丁復(fù)合物;(g-i)馬鈴薯泥和不同馬鈴薯泥-多酚復(fù)合物的傅里葉變換紅外曲線:(g)馬鈴薯泥和馬鈴薯泥-阿魏酸復(fù)合物、(h)馬鈴薯泥和馬鈴薯泥-單寧酸復(fù)合物和(i)馬鈴薯泥和馬鈴薯泥-蘆丁復(fù)合物。?

圖5.?馬鈴薯泥和不同馬鈴薯泥-多酚復(fù)合物的水分分布和弛豫時間。

圖6.?馬鈴薯泥和不同馬鈴薯泥-多酚復(fù)合物的流變學(xué)特性:(a)儲能模量(G’)、(b)損耗模量(G’’)、(c)損耗角正切(tan δ)、(d)表觀粘度和(e)相關(guān)性熱圖分析。

作者簡介

江昊,博士,西北農(nóng)林科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師,陜西省青年科技新星,現(xiàn)任陜西省“四主體一聯(lián)合”谷物科學(xué)工程中心負(fù)責(zé)人。主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工、果蔬干燥、食品加工新技術(shù)研發(fā)及特色資源綜合利用等研究工作。主持國家自然科學(xué)基金、陜西省重點研發(fā)計劃、中國科協(xié)青年人才交流計劃等多項科研項目。以第一或通訊作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇,申報專利10余項,制定行業(yè)/團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)2項,出版學(xué)術(shù)專著2部。研究成果獲中國輕工業(yè)聯(lián)合會技術(shù)發(fā)明二等獎和中國商業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)一等獎等獎勵。

論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.144919

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IF=11.0! 中國農(nóng)業(yè)大學(xué):纖維素納米晶對豌豆分離蛋白基水凝膠流變性能和3D打印性能的增強(qiáng)作用 http://www.honheapp.cn/985-2/ http://www.honheapp.cn/985-2/#respond Tue, 17 Jun 2025 10:03:23 +0000 http://www.honheapp.cn/?p=985 2025年4月23日,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院宋弋副教授團(tuán)隊在中國科學(xué)院一區(qū)Top期刊Food Hydrocolloids(IF:11.0)上在線發(fā)表了題為“Enhancement effect of cellulose nanocrystal on the rheological properties and 3D printing performance of pea protein isolate-based hydrogels”的研究型論文。

3D打印技術(shù)的迅猛發(fā)展正重塑航空航天、醫(yī)療健康和食品等多個領(lǐng)域的設(shè)計與制造方式,使過去難以實現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)成為可能。其中,水凝膠作為一種重要的3D打印材料,通過構(gòu)建具有生物相容性和可調(diào)機(jī)械性能的親水性聚合物網(wǎng)絡(luò),展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。近年來,基于植物蛋白的水凝膠因其能夠精準(zhǔn)調(diào)控外觀、營養(yǎng)、質(zhì)地和形狀,成為極具潛力的3D打印墨水,有望替代傳統(tǒng)動物源食品。這類植物基食品可應(yīng)用于軍事行動、太空探索以及需要特殊營養(yǎng)的老年群體。

豌豆分離蛋白(PPI)主要由清蛋白和球蛋白組成,具有營養(yǎng)豐富、易消化和低致敏的特點。雖然PPI可通過熱誘導(dǎo)形成水凝膠,但受限于其低溶解度,其凝膠性能較差,影響了3D打印應(yīng)用。值得注意的是,PPI的豐富氨基基團(tuán)能與多酚、多糖等物質(zhì)通過非共價鍵結(jié)合,目前常通過添加海藻酸鈉、果膠等物質(zhì)來改善其凝膠性能。纖維素納米晶體(CNC)是一種天然納米材料,具有優(yōu)異的流變和機(jī)械性能,已廣泛應(yīng)用于食品和材料領(lǐng)域。研究表明,CNC能與多種蛋白質(zhì)協(xié)同作用以改善蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)缺陷,但關(guān)于其與PPI的相互作用研究較少,特別是在3D打印水凝膠方面的應(yīng)用仍需深入探索。

本研究通過構(gòu)建PPI/CNC復(fù)合水凝膠體系,系統(tǒng)探究了CNC對PPI水凝膠性能的增強(qiáng)機(jī)制及其3D打印應(yīng)用。具體而言,向PPI體系中添加CNC,制備了不同配比的PPI/CNC復(fù)合水凝膠(PPI:CNC=12:1~12:5);重點研究了CNC添加量對水凝膠理化性質(zhì)、相互作用和微觀結(jié)構(gòu)的影響;通過可視化分析CNC與PPI的相互作用及其在凝膠中的分布特征,闡明了CNC增強(qiáng)凝膠性能和3D打印能力的作用機(jī)制;研究采用多種流變學(xué)測試方法(包括流動掃描、階躍應(yīng)變掃描、小/大振幅振蕩剪切等),系統(tǒng)表征了水凝膠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、顆粒運動特性及其在3D打印過程中的結(jié)構(gòu)演變行為;通過打印線條、立方體和復(fù)雜模型(如字母、動物形狀)等,全面評估了復(fù)合水凝膠的3D打印性能。該研究為開發(fā)高性能植物蛋白基3D打印墨水提供了理論依據(jù),同時為功能性植物基支架在細(xì)胞培養(yǎng)和營養(yǎng)輸送等領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新思路。

研究亮點

??纖維素納米晶(CNC)影響豌豆分離蛋白(PPI)的二級結(jié)構(gòu)和疏水環(huán)境。

??CNC改變了PPI的聚集狀態(tài),促使其形成更穩(wěn)定的微觀結(jié)構(gòu)。

??CNC提高了PPI/CNC復(fù)合水凝膠的黏度、儲能模量和結(jié)構(gòu)恢復(fù)能力。

??當(dāng)PPI與CNC的比例為12:5時,復(fù)合水凝膠表現(xiàn)出最高的3D打印精度。

研究結(jié)論

(1)通過添加纖維素納米晶(CNC),成功構(gòu)建了基于豌豆分離蛋白(PPI)的水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并實現(xiàn)了可定制的3D打印。

(2)CNC通過靜電排斥力、氫鍵和范德華力與PPI相互作用,CNC的添加減少了PPI顆粒聚集或相分離現(xiàn)象,促進(jìn)形成更致密的微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

(3)當(dāng)CNC含量較低時(PPI/CNC-1和PPI/CNC-2體系),復(fù)合水凝膠表現(xiàn)出較低的黏度和儲能模量,擠出時呈流體狀態(tài)且無法成型。

(4)提高CNC含量可顯著增強(qiáng)復(fù)合水凝膠的黏度、儲能模量和結(jié)構(gòu)恢復(fù)能力。 雖然PPI/CNC-5復(fù)合體系存在相分離問題,但其3D打印效果卻最為理想。

(5)CNC的加入增強(qiáng)了PPI/CNC復(fù)合水凝膠的流變性能和3D打印性能,且具有CNC含量依賴性。 (6)CNC是增強(qiáng)植物蛋白基水凝膠流變性能的理想添加劑,其復(fù)合構(gòu)建的水凝膠體系在構(gòu)建細(xì)胞培養(yǎng)支架和設(shè)計營養(yǎng)素遞送載體等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。

圖文賞析

圖1.?圖解摘要。

圖2.?基于不同CNC添加量的PPI/CNC復(fù)合水凝膠體系的(A)尺寸分布、(B)Zeta?電位、(C)持水能力和(D)T2弛豫時間分布。CNC:纖維素納米晶、PPI:豌豆分離蛋白。

圖3.?基于不同CNC添加量的PPI/CNC復(fù)合水凝膠體系的(A)傅里葉紅外光譜、(B)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)分析和(C)固有熒光光譜。CNC:纖維素納米晶、PPI:豌豆分離蛋白。

圖4.?基于不同CNC添加量的PPI/CNC復(fù)合水凝膠體系的(A)共聚焦激光掃描顯微鏡圖像和(B)CNC添加量增加對結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)形成的作用機(jī)理。CNC:纖維素納米晶、PPI:豌豆分離蛋白。?

圖5.?基于不同CNC添加量的PPI/CNC復(fù)合水凝膠體系的(A)流動掃描、(B)頻率掃描、(C)階躍應(yīng)變測試和(D)應(yīng)變掃描曲線。CNC:纖維素納米晶、PPI:豌豆分離蛋白。?

圖6.?基于不同CNC添加量的PPI/CNC復(fù)合水凝膠體系的(A)彈性和(B)粘性Lissajous?曲線。CNC:纖維素納米晶、PPI:豌豆分離蛋白。?

圖7.?基于不同CNC添加量的PPI/CNC復(fù)合水凝膠體系的3D打印性能:(A)使用PPI/CNC-3、PPI/CNC-4和PPI/CNC-5打印的立方體模型的視覺圖像和(B)高度偏差;(C)使用PPI/CNC-5打印的復(fù)雜模型。CNC:纖維素納米晶、PPI:豌豆分離蛋白。

作者簡介

宋弋,博士,博士生導(dǎo)師,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院副教授。主要從事食品碳水化合物、果蔬加工理論與技術(shù)、食品非熱加工理論與技術(shù)和納米技術(shù)方面的研究。主持或參與國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金項目、國家部委其他科技項目等13項;發(fā)表學(xué)術(shù)論文56篇,總被引次數(shù)超過1300次;獲得授權(quán)專利7項,轉(zhuǎn)化專利3項;先后獲得神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技獎創(chuàng)新團(tuán)隊獎、中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技進(jìn)步一等獎等獎項。

論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111477

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IF=11.0! 東北林業(yè)大學(xué):基于生物基納米顆粒復(fù)合物穩(wěn)定的皮克林食品乳液:超高內(nèi)相性和3D打印性能 http://www.honheapp.cn/if11-0-%e4%b8%9c%e5%8c%97%e6%9e%97%e4%b8%9a%e5%a4%a7%e5%ad%a6%ef%bc%9a%e5%9f%ba%e4%ba%8e%e7%94%9f%e7%89%a9%e5%9f%ba%e7%ba%b3%e7%b1%b3%e9%a2%97%e7%b2%92%e5%a4%8d%e5%90%88%e7%89%a9%e7%a8%b3%e5%ae%9a/ http://www.honheapp.cn/if11-0-%e4%b8%9c%e5%8c%97%e6%9e%97%e4%b8%9a%e5%a4%a7%e5%ad%a6%ef%bc%9a%e5%9f%ba%e4%ba%8e%e7%94%9f%e7%89%a9%e5%9f%ba%e7%ba%b3%e7%b1%b3%e9%a2%97%e7%b2%92%e5%a4%8d%e5%90%88%e7%89%a9%e7%a8%b3%e5%ae%9a/#respond Tue, 17 Jun 2025 09:51:53 +0000 http://www.honheapp.cn/?p=970 2025年2月19日,東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院宦思琪教授團(tuán)隊在中國科學(xué)院一區(qū)Top期刊Food Hydrocolloids(IF:11.0)上在線發(fā)表了題為“Pickering food emulsions stabilized by bio-nanoparticle complexes: Super high internal phase and 3D printability”的研究型論文。

高內(nèi)相乳液通常指分散相體積分?jǐn)?shù)超過74%的體系,其高油相濃度和復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)賦予其獨特的流變特性,在食品工業(yè)、多孔材料模板和醫(yī)藥等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)高內(nèi)相乳液的制備通常需要添加大量常規(guī)表面活性劑(5~50 wt%),但隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格,這些傳統(tǒng)物質(zhì)的應(yīng)用和發(fā)展受到了限制。近年來,由生物質(zhì)膠體顆粒穩(wěn)定的高內(nèi)相皮克林乳液(HIPPEs)因其低成本、優(yōu)異的生物相容性和極低毒性而受到廣泛關(guān)注。這類乳液利用固體顆粒在油水界面的不可逆吸附形成機(jī)械耐久屏障,有效抑制液滴的聚集與聚并,從而賦予HIPPEs卓越的穩(wěn)定性和可控的結(jié)構(gòu)特性。此外,HIPPEs的制備過程能耗較低,且對環(huán)境友好,使其在綠色可持續(xù)制造領(lǐng)域具有重要價值。因此,開發(fā)新型環(huán)保型HIPPEs基產(chǎn)品不僅具有重要的學(xué)術(shù)意義,也為工業(yè)應(yīng)用提供了更可持續(xù)的解決方案。

多種生物質(zhì)衍生顆粒已被用作高內(nèi)相皮克林乳液(HIPPEs)的穩(wěn)定劑,包括植物蛋白、動物蛋白和明膠等。植物源多糖顆粒因其來源廣泛、可持續(xù)性強(qiáng)且成本低廉而極具應(yīng)用前景,其中,纖維素類材料尤其受到關(guān)注。然而,纖維素固有的親水性、微觀尺度調(diào)控困難及纖維素納米纖維的自聚集傾向是當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)。現(xiàn)有解決方案如化學(xué)修飾和表面活性劑復(fù)配雖能提升乳化性能,但可能損害纖維素納米纖維的環(huán)保特性與生物相容性。因此,如何在保持纖維素納米纖維固有優(yōu)勢的前提下,有效增強(qiáng)其界面親和力與乳化能力,成為開發(fā)生態(tài)友好型乳液的關(guān)鍵科學(xué)問題。研究發(fā)現(xiàn),電荷特性調(diào)控了纖維素納米纖維/納米甲殼素復(fù)合物的界面行為,這為開發(fā)新型環(huán)保乳液提供了重要理論依據(jù)。

本研究旨在探究纖維素納米纖維/納米甲殼素復(fù)合物作為HIPPEs穩(wěn)定劑并應(yīng)用于食品3D打印的可行性。具體而言,將0.5 wt%維素納米纖維和0.5 wt%納米甲殼素懸浮液按照體積比1:1進(jìn)行復(fù)配,經(jīng)均質(zhì)化和pH調(diào)節(jié)(pH=3)處理后,獲得了HIPPEs的穩(wěn)定劑。通過預(yù)乳化結(jié)合梯度補(bǔ)加油相的方法,成功構(gòu)建了含不同油相(葵花籽油/環(huán)己烷)體積分?jǐn)?shù)的HIPPEs體系。通過光學(xué)顯微鏡、共聚焦激光顯微鏡、掃描電子顯微鏡和靜態(tài)光散射分析儀等設(shè)備研究了HIPPEs的液滴形態(tài)、尺寸、分布狀態(tài)及其三維網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),通過靜置處理分析了HIPPEs的貯藏穩(wěn)定性及其相關(guān)機(jī)制,通過流變特性和模型打印評估了HIPPEs作為3D打印墨水的可行性,通過3D打印結(jié)合冷凍干燥技術(shù)合成了生物基超輕質(zhì)多孔材料。本研究為可持續(xù)生物基材料在食品增材制造、個性化營養(yǎng)載體及輕量化功能材料等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新思路。

研究亮點

? 0.06%綠色生物基納米顆粒可實現(xiàn)高內(nèi)相乳液的超高油含量(88%葵花籽油和89%環(huán)己烷)。

? 纖維素納米纖絲/納米甲殼素復(fù)合物形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了多尺度可食用材料的成型加工性能。

? 皮克林食品乳液有助于開發(fā)可3D成型的食品和超輕質(zhì)食品基氣凝膠。

研究結(jié)論

(1)通過帶相反電荷的纖維素納米纖絲和納米甲殼素復(fù)合作為穩(wěn)定劑,成功制備了可食用的水包葵花籽油的高內(nèi)相皮克林乳液,向葵花籽油的體積分?jǐn)?shù)高達(dá)88%,且該乳液在室溫下可穩(wěn)定儲存至少60天。

(2)纖維素納米纖維/納米甲殼素復(fù)合物在油滴表面形成堅固保護(hù)膜以抑制聚結(jié)破裂,同時在液滴間構(gòu)筑顯著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以阻礙聚集,這種雙重穩(wěn)定機(jī)制是高內(nèi)向皮克林乳液卓越穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

(3)高內(nèi)相皮克林乳液憑借可調(diào)控的微觀結(jié)構(gòu)和粘彈性特性,能夠通過直寫式3D打印技術(shù)精準(zhǔn)構(gòu)建多級多孔結(jié)構(gòu)。

(4)以揮發(fā)性油相(環(huán)己烷)替代葵花籽油時,其體積分?jǐn)?shù)可達(dá)89%,結(jié)合3D打印和冷凍干燥技術(shù)可制備出生物基超輕多孔材料。

(5)該研究將為未來開發(fā)多功能乳液在3D打印食品、食品基超輕氣凝膠等領(lǐng)域的應(yīng)用提供關(guān)鍵理論支撐與技術(shù)平臺。

圖文賞析

圖1.?圖解摘要。

圖2.?(a)基于纖維素納米纖維/納米甲殼素復(fù)合物穩(wěn)定的高內(nèi)相皮克林乳液(HIPPEs)的制備流程圖、(b)HIPPEs的宏觀形貌、(c)液滴粒徑分布及初始平均直徑(D32)、(d)剪切稀化特性和(e)葵花籽油體積分?jǐn)?shù)為50%~89%時乳液的模量變化。圖(b)中各樣品下方標(biāo)注對應(yīng)油相的體積分?jǐn)?shù),圖(e)中實心與空心符號分別表示儲能模量(G′)和損耗模量(G″)。

圖3.?(a)油相體積分?jǐn)?shù)為50%~88%時高內(nèi)相皮克林乳液(HIPPEs)的光學(xué)顯微鏡圖像,比例尺為100μm;(b)油相體積分?jǐn)?shù)為50%~88%時HIPPEs的共聚焦激光顯微鏡圖像(雙通道)。上排和中排分別為油相和纖維素納米纖維/納米甲殼素復(fù)合物的圖像,底排為合并圖像。所有樣品在室溫下儲存24 h后觀察,比例尺為50 μm。

圖4.?(a-b)葵花籽油體積分?jǐn)?shù)為85%時高內(nèi)相皮克林乳液(HIPPEs)液滴的低溫掃描電鏡圖像,分別顯示(a)低倍率和(b)高倍率形貌;(b)中紅色虛線框標(biāo)記了更高倍率的觀察區(qū)域;(c)含80%環(huán)己烷的
HIPPEs經(jīng)冷凍干燥制備的多孔固體泡沫的掃描電子顯微鏡圖像;(c)中插圖為該固體泡沫放置于綠蘿葉片上的實物照片,紅色與綠色虛線框標(biāo)記了展示內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)的放大區(qū)域。

圖5.?葵花籽油體積分?jǐn)?shù)為75%~88%時高內(nèi)相皮克林乳液的共聚焦激光顯微鏡的雙通道圖像。所有樣品均在室溫下儲存60天后觀察。上排和中排分別為油相和纖維素納米纖維/納米甲殼素復(fù)合物的圖像,底排為合并圖像。比例尺為100 μm。

圖6.?(a)高內(nèi)相皮克林乳液(HIPPEs)穩(wěn)定機(jī)制以及直寫成型3D打印的示意圖;(b)葵花籽油體積分?jǐn)?shù)
88%的HIPPEs振蕩流變測試結(jié)果,剪切屈服應(yīng)力由儲能模量與損耗模量交點標(biāo)示;(c)基于HIPPEs的
3D打印雪花模型,左圖為成型后即刻拍攝,右圖為室溫儲存1天后拍攝;(d)基于HIPPEs的3D打印草莓模型的俯視圖(左圖)與側(cè)視圖(右圖);(e)基于HIPPEs的3D打印字母模型。打印測試所用HIPPEs的葵花籽油體積分?jǐn)?shù)均為88%。

圖7. (a)在不同填充密度下基于高內(nèi)相皮克林乳液(環(huán)己烷體積分?jǐn)?shù)為89%)打印的立方網(wǎng)格的俯視圖。上排為水合狀態(tài)物體,下排為干燥結(jié)構(gòu),比例尺為1 cm;(b)圖(a)黑色虛線框內(nèi)打印網(wǎng)格交叉處的掃描電子顯微鏡圖像;(c-d)圖(b)內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)的放大的掃描電子顯微鏡圖像,紅色與綠色虛線框分別標(biāo)記了放大區(qū)域。比例尺依次為300、100和1 μm。

作者簡介

宦思琪,博士,碩士生導(dǎo)師,東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授。主要從事靜電紡絲、3D打印等新型成型方法在納米生物基材料的設(shè)計、合成及功能化應(yīng)用方面的研究。主持黑龍江省自然科學(xué)基金青年項目、黑龍江省博士后項目、東北林業(yè)大學(xué)“成棟優(yōu)秀青年”科研啟動項目、齊魯工業(yè)大學(xué)國家重點實驗室開放項目等5項;共發(fā)表SCI論文78余篇,總被引超過4336次,H-index為34,參與編寫著作1部,申請發(fā)明專利3項。

論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111251

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