FRI：降脂油包水乳液的制備及其在3D打印中的應(yīng)用

來(lái)源：來(lái)源于國(guó)家肉品中心

江南大學(xué)Wang 來(lái)源于國(guó)家肉品中心等在Food Research International期刊上發(fā)表了《Fabrication of fat-reduced water-in-oil emulsion and the application in 3D printing》（通訊作者：Li Jinwei）。

3D食品打印是食品工業(yè)中的一種新興制造技術(shù)，由計(jì)算機(jī)通過(guò)食品油墨的層層沉積來(lái)實(shí)現(xiàn)。考慮到74%油體積分?jǐn)?shù)的水包油高內(nèi)部乳液的脂肪含量太高同時(shí)會(huì)引發(fā)慢性疾病，如肥胖、糖尿病、冠心病和高血壓等，因此減脂是目前的研究熱點(diǎn)。最近，植物蠟作為油性凝膠劑，由于其天然、可負(fù)擔(dān)和可生物降解的優(yōu)點(diǎn)而受到歡迎。其中向日葵蠟(SW)是液體油的優(yōu)良油凝膠因子，僅使用0.3-0.5 wt%就能很好地連接油滴形成致密的油凝膠網(wǎng)絡(luò)，在低油相中使用具有很大潛力。此外，卵磷脂作為一種天然表面活性劑，已被證實(shí)是一種輔助油凝膠因子，可以加強(qiáng)水果蠟基油凝膠的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，卵磷脂有可能在不損害油凝膠特性的情況下降低蠟的濃度。并且卵磷脂也被證明在控制W/O乳液的流變性能方面有很大潛力。因此，在本研究中，提出了新型SW和大豆磷脂酰乙醇胺(SP)用于制備3D打印的減脂W/O乳液。

油包水（W/O）乳液有望設(shè)計(jì)出用于3D打印的降脂食品。在本研究中，用向日葵蠟(SW，1.0 wt%)和大豆磷脂酰乙醇胺(SP，0.5 wt%)制備了含水65%的油凝膠基W/O乳液，其穩(wěn)定性超過(guò)30天。除了降低界面張力之外，從X-射線衍射和流變結(jié)果來(lái)看，SP被認(rèn)為是輔助油凝膠因子，以改變SW的結(jié)晶習(xí)性，增強(qiáng)SW基油凝膠的外部結(jié)構(gòu)。強(qiáng)大的外部油凝膠結(jié)構(gòu)不僅有利于減少液滴運(yùn)動(dòng)以提高物理穩(wěn)定性，而且有利于乳液凝膠在3D打印中的成型和支撐能力。基于流變測(cè)量，乳液凝膠顯示出隨著SP增加而改善的印刷性能:擠出(剪切變稀行為)、回復(fù)(優(yōu)異的觸變性)和自支撐(足夠的儲(chǔ)能模量和變形阻力)。在3D打印中，具有增長(zhǎng)的SP的乳液凝膠顯示出更好的形狀保持性，并且允許打印具有更精致和生動(dòng)特征的設(shè)計(jì)。這項(xiàng)研究為W/O乳液的形成提供了新的見(jiàn)解，使用天然成分進(jìn)行3D打印，以創(chuàng)建減脂食品。

研究成果

SP濃度對(duì)SW基油凝膠的影響。(A)視覺(jué)外觀；(B)離心穩(wěn)定性；(C)測(cè)量油凝膠薄膜上水的接觸角；(D) XRD分析。

(A)流動(dòng)掃描；(B)頻率掃描；(C)應(yīng)變掃描；(D)具有不同SP濃度(0.5-3.0 wt%)的基于SW的油凝膠的FTIR分析。

不含在不同ф下制備的W/O乳液。(A)視覺(jué)外觀；(B)通過(guò)光學(xué)顯微鏡(上)和CLSM(下)顯示的微觀結(jié)構(gòu)；(C)流動(dòng)掃描；(D)頻率掃描；(E)應(yīng)變掃描。

(A)流動(dòng)清掃；(B)觸變性測(cè)試；(C)頻率掃描；(D)應(yīng)變掃描；(E)質(zhì)地分析；(F)感官分析；(G)具有不同SP濃度(0.5-3.0 wt%)的W/O乳液凝膠的3D打印。

結(jié)論
為了開(kāi)發(fā)用于3D打印的低熱量/脂肪食品，使用水代替脂肪體積以減少脂肪攝入量是一種很有前景的策略，通常采用W/O乳液的形式。在本研究中，使用0.5 wt%的SP和1.0 wt%的SW制備了Φ=0.65的減脂W/O乳液用于3D打印。SP有利于降低界面張力和增強(qiáng)油凝膠網(wǎng)絡(luò)，從而減少W/O乳液中液滴的移動(dòng)。隨著SP添加量的增加，乳液凝膠的打印性能得到改善，表觀粘度、恢復(fù)性和自支撐能力（足夠的儲(chǔ)存模量和抗變形能力）均得到提高。印制的中空?qǐng)D案更加細(xì)膩，無(wú)塌陷現(xiàn)象。該W/O乳液由天然成分形成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)合成表面活性劑的完全替代，具有優(yōu)異的印刷性能。該W/O乳液具有減少脂肪攝入的優(yōu)點(diǎn)，滿足了消費(fèi)者對(duì)天然成分的需求，拓寬了健康食品在3D打印中的應(yīng)用。展望未來(lái)，增加W/O乳液的水量是有意義的。未來(lái)的研究應(yīng)更多地集中在使用天然成分形成W/O高內(nèi)相乳液（W/O-HIPE）上，這不僅有利于打印性能，還能進(jìn)一步降低脂肪攝入量。此外，由于SP的成本較高，有必要在不影響印刷性能的前提下減少SP的用量。

原文鏈接：
Wang Meng, Zhang Jiaxiang, Fan Liuping, Li Jinwei. (2023) Fabrication of fat-reduced water-in-oil emulsion and the application in 3D printing, Food Research International, 172:113118.