近日，西南大學(xué)川渝共建特色食品重慶市重點實驗室張宇昊教授團隊在國際權(quán)威期刊Food Hydrocolloids(SCI一區(qū)，IF 11.503)發(fā)表了題為“3D printing surimi enhanced by surface crosslinking based on dry-spraying transglutaminase, and its application in dysphagia diets”的研究論文，張宇昊教授、王洪霞講師為本論文的通訊作者，朱俊成碩士為本論文的第一作者。

  3D食品打印將食品逐層堆積，設(shè)計出質(zhì)地、風(fēng)味、形狀和尺寸的定制產(chǎn)品，從而滿足包括兒童、老人、孕婦、運動員、患者等在內(nèi)的各種消費群體。吞咽障礙是由口咽或食道問題引起的吞咽困難，因此吞咽障礙飲食必須足夠柔軟，才能安全地咀嚼和吞咽。泥狀、搗碎或濃稠液體狀態(tài)的傳統(tǒng)飲食視覺效果差、難以刺激食欲，說明迫切需要具有形狀、柔軟和營養(yǎng)特征的吞咽障礙飲食。用于吞咽障礙飲食的3D打印材料研究已有蔬菜泥、牛肉醬、黑木耳和豬肉等。然而，目前沒有關(guān)于高質(zhì)量、高形狀保真度的3D打印魚糜的吞咽障礙飲食的研究報道，這可能是難以同時滿足吞咽障礙的特性和打印形狀的保持性。

  魚糜富含蛋白質(zhì)和維生素，脂肪含量低，常用于生產(chǎn)魚丸、魚腸、仿海鮮產(chǎn)品。魚糜的消費量在全球范圍內(nèi)持續(xù)增加，3D打印創(chuàng)新魚糜可以進一步擴大食品在特殊飲食中的應(yīng)用。魚糜的 3D 打印通常需要添加結(jié)構(gòu)增強劑，即生物聚合物(如甘薯淀粉)、鹽和谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶(TG酶)等，以進一步促進凝膠強度和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。特別是，TG酶被廣泛用作3D打印肉制品的增稠劑，膠凝劑和粘合劑，與TG酶混合的交聯(lián)魚糜可以在微波3D打印過程中達到自凝膠化，從而獲得足夠的機械強度來抵抗堆疊和切割的變形。然而，TG酶交聯(lián)魚糜傾向于形成高強度粘彈性凝膠，例如，在0.3%(w/w)TG酶濃度下，魚糜的凝膠強度達到2517.89 g mm，這造成了吞咽障礙患者難以食用的問題。因此，我們建議采用一種特殊的方法(TG酶粉末噴灑到3D打印魚糜表面)通過TG酶交聯(lián)魚糜，以保持3D打印的保真度，以及保證吞咽性和吞咽障礙應(yīng)用的柔軟性。

  因此，本文研究了甘油功能化、3D擠出關(guān)鍵參數(shù)、基于TG酶表面交聯(lián)、實際蒸煮損失以及3D打印魚糜的創(chuàng)新應(yīng)用。基于干噴TG酶的表面交聯(lián)可以改善魚糜的打印形狀和結(jié)構(gòu)，并且可以促進功能性食品的制造。適當高含量的甘油可使魚糜具有優(yōu)異的假塑性、高機械強度抗應(yīng)變性和突出的觸變性。同時，甘油的甜度是蔗糖的60%，在這項研究中，5-20% w/w甘油，即魚糜配方中2.7-10 wt%甘油，表明3D打印魚糜的甜度相當于含有1.6-6 wt%蔗糖的魚糜產(chǎn)品的甜度。然而，含有相當于10%蔗糖的甜度的食物會被認為“太甜”，尤其是主食。因此，加入甘油的3D打印魚糜可能作為吞咽困難飲食的甜點。1 mm噴嘴在降低擠出物溶脹率和印刷產(chǎn)品的尺寸印刷偏差方面表現(xiàn)良好。“直線”的填充結(jié)構(gòu)是魚糜獲得最高凝膠強度和表現(xiàn)出最高機械性能的最佳選擇。此外，各種化學(xué)交聯(lián)劑包括NaCl、CaCl2和TG酶都可以修飾和增強魚糜的3D打印結(jié)構(gòu)。其中，基于干噴TG酶魚糜的表面交聯(lián)可獲得極好的印刷適性和立體效果，表現(xiàn)出最高的保形性和穩(wěn)定性(分別為97.50%和94.02%)，良好的質(zhì)地，出色的水分分布和均勻的SEM微觀結(jié)構(gòu)。根據(jù)IDDSI框架，通過日常烹飪方法烹飪的S-G4-TG-D具有較低的蒸煮損失率(約為4.25%)，通過電烤箱、微波和蒸鍋烹飪的3D打印魚糜可被歸類為潛在的過渡食品。此外，通過干噴TG酶改性的魚糜可用于復(fù)雜3D打印的實際應(yīng)用，打印出的產(chǎn)品精致，其表面光滑、外觀細膩且令人滿意。這項研究表明，基于干噴TG酶的表面交聯(lián)有助于3D打印魚糜制成具有高形狀保持性的創(chuàng)新專業(yè)產(chǎn)品，并將為魚糜在吞咽障礙飲食(如甜點、輔食或特殊膳食)和某些情況下(如自制個性化或商業(yè)條件)的應(yīng)用提供重要信息和指導(dǎo)。

  論文鏈接：

  https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108600

2023年3月15日

來源：川渝特色食品重慶市重點實驗室