果博设备助力3D打印食品研究：鱼糜肽-卡拉胶-黄原胶体系的关键应用

• 研究背景

在当今食品科技领域，3D打印技术正逐渐崭露头角，其在食品制造中的应用为产品创新带来了无限可能。从早期聚焦产品形状和美学，到如今注重添加营养功能成分以提升食品品质，3D打印食品的发展备受关注。鱼糜作为富含蛋白质的优质原料，其水解产生的鱼糜肽具有多种功能活性，在抗氧化方面表现突出，如在ABTS自由基清除实验、羟基自由基清除实验和铁离子还原实验中展现出良好效果，这使其成为制备3D打印墨水的理想材料之一。

然而，目前将鱼糜肽应用于3D打印墨水的研究尚处于起步阶段。在探究鱼糜肽 - 卡拉胶 - 黄原胶复合墨水的打印性能、结构以及抗氧化特性的过程中，准确测定各项指标对于研究的深入推进至关重要。果博设备凭借其先进的技术和精准的检测能力，在食品研究领域发挥着不可或缺的作用，为该研究提供了有力的支持，有助于揭示复合墨水在3D打印过程中的内在机制，推动3D打印食品的发展。

 二、实验方法

 （一）样品制备

1. 鱼糜肽的制备：以响应面法确定酶解条件，对银鲳鱼鱼糜进行酶解，制备鱼糜肽。在此过程中，依据抗氧化评价标准，筛选出抗氧化能力最强的酶解条件，为后续实验提供优质的鱼糜肽原料。

2. 复合墨水的配制：将卡拉胶、黄原胶与鱼糜肽按不同比例混合，制备复合墨水。例如，探究不同卡拉胶与黄原胶比例（如1:1、3:4、2:4、3:5、2:5）以及不同鱼糜肽含量（2mg/mL、4mg/mL、6mg/mL、8mg/mL、10mg/mL）对墨水性能的影响。

 （二）果博设备的应用

1. 质构分析仪（TA.TOUCH）：利用果博质构分析仪对样品的凝胶强度和质地进行测定。在单测试模式下，设置测试前速度、测试速度和测试后速度均为1mm/s，应变50%，通过测量凝胶强度（最大正向力与达到最大正向力的距离的乘积）和进行质地剖析（TPA），获取样品的硬度、弹性、黏附性、凝聚性、胶黏性和咀嚼性等参数，以此评估不同复合墨水的质地特性，为研究其打印性能提供重要依据。

2. 流变仪：采用果博流变仪）对样品进行流变特性测定。先将样品添加到模具底部平面，刮去多余样品后，通过振幅扫描确定线性黏弹性区域（LVR），确保频率扫描时应变在该区域内。随后进行频率扫描，频率范围设定为0.1 - 100Hz，应变1%，温度保持在20°C，获取黏度和模量 - 剪切速率曲线以及模量 - 剪切应力曲线，用于表征不同材料的屈服应力，深入分析复合墨水的流变性能，了解其在不同条件下的流动和变形特性。

 三、实验结果

 （一）复合墨水的打印性能

1. 不同比例对打印效果的影响：通过质构分析仪（TA.TOUCH）和流变仪（MCR 92）的检测数据可知，卡拉胶与黄原胶比例为3:4时，复合墨水的打印效果最佳。其凝胶强度和黏附性较高，具有足够的支撑能力和结合能力，能够形成完整的打印形状，且尺寸精度最接近标准体积（97%）。而其他比例的复合墨水，如1:1的支撑能力不足导致打印结构坍塌，2:5的因材料机械强度大、挤出与针头移动速度不一致而出现打印形状缺失，2:4和3:5的表面粗糙且有明显孔洞。这表明果博设备准确地反映了不同比例复合墨水的质地和流变差异，为确定最佳配方提供了关键数据。

2. 鱼糜肽含量对打印效果的影响：不同鱼糜肽含量对复合墨水打印效果影响显著。当鱼糜肽含量为4mg/mL时，打印效果良好，棱柱体的打印精度最高；2mg/mL时墨水几乎呈流体状无法成型；6mg/mL和8mg/mL时打印形状粗糙有孔；10mg/mL时无法固化进行打印。质构分析仪和流变仪的结果显示，4mg/mL鱼糜肽的复合墨水凝胶强度最高，打印后质地变软，适合咀嚼困难的人群。同时，该墨水的黏度随鱼糜肽含量增加而增加，增强了层间结合能力，且其屈服应力较低，具有良好的挤出性。这些结果充分体现了果博设备在研究鱼糜肽含量对复合墨水打印性能影响方面的重要作用，能够精准地量化各项指标，为优化配方提供科学依据。

（二）复合墨水的抗氧化性能

1. 体外消化过程中的肽释放率：在体外消化实验中，使用果博设备相关检测原理（如对物质成分变化的监测能力）间接辅助研究发现，鱼糜肽 - 卡拉胶 - 黄原胶（4mg/mL）复合墨水的肽释放率随消化时间显著增加。胃蛋白酶和胰蛋白酶消化10分钟时，释放率分别达到65%和51%，且在后续消化过程中持续释放，这表明复合墨水的凝胶网络结构既能结合部分肽分子，又能在消化过程中控制肽的释放，促进其功能的持续发挥。

2. 抗氧化性能变化：经消化后，复合墨水的抗氧化性能有所提升。ABTS自由基清除率、羟基自由基清除率和铁还原能力分别提高了约11%、5%和66%。果博设备虽然未直接检测抗氧化性能，但通过对复合墨水在消化前后结构和质地变化的检测，为解释抗氧化性能提升的原因提供了有力支持。例如，消化破坏了卡拉胶与肽的结合，释放出更多肽，从而增强了抗氧化能力，而这些结构和质地变化可通过质构分析仪和流变仪进行有效监测和分析。

果博的质构分析仪（TA.TOUCH）和流变仪在研究鱼糜肽 - 卡拉胶 - 黄原胶复合墨水的3D打印性能和抗氧化特性过程中发挥了不可替代的作用。通过精准测定凝胶强度、质地、流变特性等关键指标，为确定最佳复合比例、深入理解打印过程中的材料变化以及解释抗氧化性能提升机制提供了重要的数据支持，推动了3D打印食品领域的研究进展，为开发高品质、功能性的3D打印食品奠定了坚实基础。