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 3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。近年來，3D打印在組織軟骨支架到特殊功能食品的設(shè)計等領(lǐng)域引起越來越廣泛的研究興趣。與3D打印傳統(tǒng)食品不同，專業(yè)食品需要滿足特定的微觀結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)需求，這就要求制造出成分和流變性能得到精確控制的材料。創(chuàng)造可食用三維材料的一個途徑是使用高濃度水包油乳液，滴界面和連續(xù)相中的結(jié)晶顆粒通過微弱的物理吸引力產(chǎn)生液滴-液滴相互作用，形成柔軟的彈性材料，當(dāng)受到足夠大的剪切應(yīng)力時，該材料可以流動。然而，為了在流動后提供自支撐性能，材料的化學(xué)交聯(lián)和熱處理通常是必要的。這一步驟連同用作穩(wěn)定劑的結(jié)晶顆粒的生產(chǎn)步驟，通常會降低材料的生物相容性及其在食品中的潛在用途。豌豆蛋白因具有優(yōu)異的乳化特性，可廣泛用于食用應(yīng)用。在pH 3時，豌豆蛋白質(zhì)通過物理吸引力組裝成粘性蛋白質(zhì)顆粒，可以作為天然交聯(lián)劑。

鑒于此，瓦格寧根大學(xué)C. V . Nikiforidis等研究了豌豆蛋白穩(wěn)定的堵塞乳液的振蕩流變特性，并將它們與3D打印聯(lián)系起來。確定了由酸堿度觸發(fā)的自組裝形成的豌豆蛋白顆粒在創(chuàng)造可印刷的可食用乳劑中的作用。提出了一種簡單的酸堿度驅(qū)動的方法，使用豌豆蛋白來創(chuàng)建具有3D打印特性的可食用材料，而無需額外的交聯(lián)劑。相關(guān)工作于近期以題為“Jammed Emulsions with Adhesive Pea Protein Particles for Elastoplastic Edible 3D Printed Materials”發(fā)表在了《Advanced Functional Materials》上。

文章重點(diǎn)：

1. 由豌豆蛋白乳化得到的液滴尺寸分布在1-10 μm之間且表現(xiàn)為單峰。液滴尺寸的分布和油滴的可變形特性使得它們在這些乳液中的堆積高于理論隨機(jī)緊密堆積分?jǐn)?shù)(? = 0.64)。表明豌豆蛋白能夠穩(wěn)定高于油滴堆積體積分?jǐn)?shù)(? = 0.64)的乳液，具有優(yōu)異的乳化能力。為了表征所形成的乳液是否適合3D打印，對其流變性能進(jìn)行了研究，材料表現(xiàn)得像粘彈性軟固體。

豌豆蛋白分子穩(wěn)定化乳化液的微觀結(jié)構(gòu)和流變性能

2. 為了增加乳液3D打印的液滴間相互作用，通常采用交聯(lián)或熱處理。對于可食用的應(yīng)用，希望避免這種化學(xué)交聯(lián)。而豌豆蛋白質(zhì)在水相中的酸堿度變?yōu)?時，會自組裝成大小在50至500納米之間的蛋白質(zhì)顆粒，基于此研究團(tuán)隊成功地設(shè)計了這種基于堵塞乳液的可食用3D打印材料。沒有蛋白質(zhì)顆粒(pH 7)形成的乳液是粘彈性軟固體，只有弱的液滴-液滴相互作用。而在蛋白質(zhì)顆粒(pH 3)存在下，具有相對強(qiáng)的粘附液滴-液滴相互作用，蛋白質(zhì)顆粒通過疏水和范德華力將液滴“粘”在一起，形成的乳液表現(xiàn)得像彈塑性材料。在室溫下使用3D打印機(jī)測試兩種乳液的可印刷性，沒有顆粒的乳液不能保留印刷結(jié)構(gòu)，而擠出蛋白質(zhì)顆粒的乳液能夠保留印刷結(jié)構(gòu)超過48小時。

乳液微觀結(jié)構(gòu)

3. 因?yàn)榈鞍踪|(zhì)形成了可食用系統(tǒng)的組成部分，使用自組裝粘性豌豆蛋白質(zhì)顆粒是形成可食用3D可印刷材料的一種有吸引力的方法。文中首次應(yīng)用簡單的酸堿度驅(qū)動技術(shù)來創(chuàng)建基于植物蛋白的3D可打印可食用乳液結(jié)構(gòu)，消除了用于穩(wěn)定印刷結(jié)構(gòu)的額外的預(yù)處理和后處理，為利用豌豆蛋白(植物蛋白)等易接近的分子設(shè)計可食用的印刷乳液結(jié)構(gòu)開辟了可能性。