我院董秀萍教授团队在Food Hydrocolloids发表研究型文章：卡拉胶类型和浓度对鲟鱼皮明胶体系胶融温度及3D打印性能影响

       近日，大连工业大学食品学院董秀萍教授团队在食品领域1区TOP期刊Food Hydrocolloids(Q1,IF:11.504)发表了题为“Carrageenan addition improves the melting temperature and 3D printing performance of the gelatin system”的研究论文。董秀萍教授为通讯作者，2022级硕士研究生王悦为第一作者。

背景简介

       明胶可与水形成热可逆的凝胶，在低温（<25 °C）下呈现凝胶状态，在高温（>35 °C）下呈现溶液状态。因此，鱼明胶在室温下形成凝胶用于3D打印具有挑战性，因此需要在低温下打印以保持打印形状，导致一定的能量损失，这成为限制明胶用于3D打印的一项显著缺点。卡拉胶是一种多糖类亲水性胶体。因其具有出色的理化特性，包括产生热可逆凝胶、形成薄膜的能力和流变特性，使得卡拉胶非常适用于食品材料中。卡拉胶主要分为三种形式，即κ型、λ和ι，具有不同的理化特性。然而，不同类型的卡拉胶与鱼明胶混合后的协同效应目前还不清楚。因此，本文探讨不同类型卡拉胶（κ-卡拉胶：KG；λ-卡拉胶：LG；ι-卡拉胶：IG）配比对鲟鱼皮明胶（FG）混合体系凝胶化性能和熔融温度的影响以及混合体系在常温下的3D打印性能。

研究亮点

       1. 研究了卡拉胶的各种类型和比例。

       2. 当添加0.4% KG时，共混体系的凝胶强度达到最高值。

       3. 卡拉胶可提高明胶体系的胶融温度，且IG效果最好。

       4. FG-KG和FG-IG在室温下进行3D打印的效果优于FG-LG。

       5. 建议在鲟鱼鱼皮明胶体系中添加0.8% IG。

成果简介

       研究结果表明，添加0.4%~0.8%的卡拉胶可显著提高混合体系的浊度。同时，当KG的添加浓度为0.4%时，凝胶强度最高为104.02 g。当KG浓度达到0.8%时，凝胶的硬度和粘附性分别是单个明胶样品的5.44倍和5.37倍。添加IG对混合体系熔融温度的改善效果最明显且可以形成更加致密和均匀的网络结构。触变性结果表明，共混体系形成的凝胶具有一定的触变性，但滞后圈面积小，导致打印后的形状稳定性不足。最后，添加0.8% KG和IG的混合体系成功在室温下实现了3D打印。

       通过添加卡拉胶使明胶体系中分子间作用增加，从而提高卡拉胶-明胶混合体系的胶融温度，并实现混合体系的常温3D打印应用。

图1. 卡拉胶溶液（A）和明胶与卡拉胶混合体系（B）的外观变化

图2. 明胶与卡拉胶混合体系的分子间相互作用力

图3. 明胶与卡拉胶混合体系的胶融温度和凝胶温度

图4. 明胶和卡拉胶混合体系的微观结构（×100）

图5. 明胶与卡拉胶混合体系的3D打印样品外观

原文链接：http://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108918