近日，西南大學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威期刊Food Hydrocolloids(SCI一區，IF 11.503)發表了題為“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，設計出質地、風味、形狀和尺寸的定制產品，從而滿足包括兒童、老人、孕婦、運動員、患者等在內的各種消費群體。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的傳統飲食視覺效果差、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，目前沒有關于高質量、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。

  魚糜富含蛋白質和維生素，脂肪含量低，常用于生產魚丸、魚腸、仿海鮮產品。魚糜的消費量在全球范圍內持續增加，3D打印創新魚糜可以進一步擴大食品在特殊飲食中的應用。魚糜的 3D 打印通常需要添加結構增強劑，即生物聚合物(如甘薯淀粉)、鹽和谷氨酰胺轉移酶(TG酶)等，以進一步促進凝膠強度和網絡結構。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用的柔軟性。

  因此，本文研究了甘油功能化、3D擠出關鍵參數、基于TG酶表面交聯、實際蒸煮損失以及3D打印魚糜的創新應用。基于干噴TG酶的表面交聯可以改善魚糜的打印形狀和結構，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異的假塑性、高機械強度抗應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品的尺寸印刷偏差方面表現良好。“直線”的填充結構是魚糜獲得最高凝膠強度和表現出最高機械性能的最佳選擇。此外，各種化學交聯劑包括NaCl、CaCl2和TG酶都可以修飾和增強魚糜的3D打印結構。其中，基于干噴TG酶魚糜的表面交聯可獲得極好的印刷適性和立體效果，表現出最高的保形性和穩定性(分別為97.50%和94.02%)，良好的質地，出色的水分分布和均勻的SEM微觀結構。根據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雜3D打印的實際應用，打印出的產品精致，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酶的表面交聯有助于3D打印魚糜制成具有高形狀保持性的創新專業產品，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條件)的應用提供重要信息和指導。

  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