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 保圣設備助力3D打印食品研究：魚糜肽-卡拉膠-黃原膠體系的關鍵應用

一、研究背景

在當今食品科技領域，3D打印技術正逐漸嶄露頭角，其在食品制造中的應用為產品創新帶來了無限可能。從早期聚焦產品形狀和美學，到如今注重添加營養功能成分以提升食品品質，3D打印食品的發展備受關注。魚糜作為富含蛋白質的優質原料，其水解產生的魚糜肽具有多種功能活性，在抗氧化方面表現突出，如在ABTS自由基清除實驗、羥基自由基清除實驗和鐵離子還原實驗中展現出良好效果，這使其成為制備3D打印墨水的理想材料之一。

然而，目前將魚糜肽應用于3D打印墨水的研究尚處于起步階段。在探究魚糜肽 - 卡拉膠 - 黃原膠復合墨水的打印性能、結構以及抗氧化特性的過程中，準確測定各項指標對于研究的深入推進至關重要。保圣設備憑借其先進的技術和精準的檢測能力，在食品研究領域發揮著不可或缺的作用，為該研究提供了有力的支持，有助于揭示復合墨水在3D打印過程中的內在機制，推動3D打印食品的發展。

 二、實驗方法

 （一）樣品制備

1. 魚糜肽的制備：以響應面法確定酶解條件，對銀鯧魚魚糜進行酶解，制備魚糜肽。在此過程中，依據抗氧化評價標準，篩選出抗氧化能力最強的酶解條件，為后續實驗提供優質的魚糜肽原料。

2. 復合墨水的配制：將卡拉膠、黃原膠與魚糜肽按不同比例混合，制備復合墨水。例如，探究不同卡拉膠與黃原膠比例（如1:1、3:4、2:4、3:5、2:5）以及不同魚糜肽含量（2mg/mL、4mg/mL、6mg/mL、8mg/mL、10mg/mL）對墨水性能的影響。

 （二）保圣設備的應用

1. 質構分析儀（TA.TOUCH）：利用保圣質構分析儀對樣品的凝膠強度和質地進行測定。在單測試模式下，設置測試前速度、測試速度和測試后速度均為1mm/s，應變50%，通過測量凝膠強度（最大正向力與達到最大正向力的距離的乘積）和進行質地剖析（TPA），獲取樣品的硬度、彈性、黏附性、凝聚性、膠黏性和咀嚼性等參數，以此評估不同復合墨水的質地特性，為研究其打印性能提供重要依據。

2. 流變儀（MCR 92）：采用保圣流變儀（MCR 92）對樣品進行流變特性測定。先將樣品添加到模具底部平面，刮去多余樣品后，通過振幅掃描確定線性黏彈性區域（LVR），確保頻率掃描時應變在該區域內。隨后進行頻率掃描，頻率范圍設定為0.1 - 100Hz，應變1%，溫度保持在20°C，獲取黏度和模量 - 剪切速率曲線以及模量 - 剪切應力曲線，用于表征不同材料的屈服應力，深入分析復合墨水的流變性能，了解其在不同條件下的流動和變形特性。

 三、實驗結果

 （一）復合墨水的打印性能

1. 不同比例對打印效果的影響：通過質構分析儀（TA.TOUCH）和流變儀（MCR 92）的檢測數據可知，卡拉膠與黃原膠比例為3:4時，復合墨水的打印效果最佳。其凝膠強度和黏附性較高，具有足夠的支撐能力和結合能力，能夠形成完整的打印形狀，且尺寸精度最接近標準體積（97%）。而其他比例的復合墨水，如1:1的支撐能力不足導致打印結構坍塌，2:5的因材料機械強度大、擠出與針頭移動速度不一致而出現打印形狀缺失，2:4和3:5的表面粗糙且有明顯孔洞。這表明保圣設備準確地反映了不同比例復合墨水的質地和流變差異，為確定最佳配方提供了關鍵數據。

2. 魚糜肽含量對打印效果的影響：不同魚糜肽含量對復合墨水打印效果影響顯著。當魚糜肽含量為4mg/mL時，打印效果良好，棱柱體的打印精度最高；2mg/mL時墨水幾乎呈流體狀無法成型；6mg/mL和8mg/mL時打印形狀粗糙有孔；10mg/mL時無法固化進行打印。質構分析儀和流變儀的結果顯示，4mg/mL魚糜肽的復合墨水凝膠強度最高，打印后質地變軟，適合咀嚼困難的人群。同時，該墨水的黏度隨魚糜肽含量增加而增加，增強了層間結合能力，且其屈服應力較低，具有良好的擠出性。這些結果充分體現了保圣設備在研究魚糜肽含量對復合墨水打印性能影響方面的重要作用，能夠精準地量化各項指標，為優化配方提供科學依據。

（二）復合墨水的抗氧化性能

1. 體外消化過程中的肽釋放率：在體外消化實驗中，使用保圣設備相關檢測原理（如對物質成分變化的監測能力）間接輔助研究發現，魚糜肽 - 卡拉膠 - 黃原膠（4mg/mL）復合墨水的肽釋放率隨消化時間顯著增加。胃蛋白酶和胰蛋白酶消化10分鐘時，釋放率分別達到65%和51%，且在后續消化過程中持續釋放，這表明復合墨水的凝膠網絡結構既能結合部分肽分子，又能在消化過程中控制肽的釋放，促進其功能的持續發揮。

2. 抗氧化性能變化：經消化后，復合墨水的抗氧化性能有所提升。ABTS自由基清除率、羥基自由基清除率和鐵還原能力分別提高了約11%、5%和66%。保圣設備雖然未直接檢測抗氧化性能，但通過對復合墨水在消化前后結構和質地變化的檢測，為解釋抗氧化性能提升的原因提供了有力支持。例如，消化破壞了卡拉膠與肽的結合，釋放出更多肽，從而增強了抗氧化能力，而這些結構和質地變化可通過質構分析儀和流變儀進行有效監測和分析。

保圣的質構分析儀（TA.TOUCH）和流變儀（MCR 92）在研究魚糜肽 - 卡拉膠 - 黃原膠復合墨水的3D打印性能和抗氧化特性過程中發揮了不可替代的作用。通過精準測定凝膠強度、質地、流變特性等關鍵指標，為確定最佳復合比例、深入理解打印過程中的材料變化以及解釋抗氧化性能提升機制提供了重要的數據支持，推動了3D打印食品領域的研究進展，為開發高品質、功能性的3D打印食品奠定了堅實基礎。