食品配料改善虾肉糜3D打印适应性的研究

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食品3D打印是一种新型快速成型技术,为食品个性化形状和营养订制提供了可能。虾肉糜产品是虾精深加工的高附加值产品之一,但虾肉糜产品的形状相对单一,限制了其销售和发展。将虾肉糜与3D打印技术相结合,可以促进虾肉糜产品的创新发展,但前期研究发现纯虾肉糜在打印过程中容易出现打印断丝、沉积塌陷等现象,这可能是由于虾肉糜的水分含量较高,导致其黏弹性和支撑性差,进而影响3D打印适应性。因此,需要选择合适的食品配料改善虾肉糜黏弹性、支撑性,进而改善其3D打印适应性。此外,打印参数和热加工方式也会直接影响虾肉糜3D打印的成型效果。因此,本文以3D打印效果(3D打印精确性和打印稳定性)为指标,首先筛选了适合虾肉糜3D打印的配料(淀粉、蛋白粉和油脂)种类及添加量,并优化了适宜虾肉糜3D打印效果的混合配料(淀粉、蛋白粉和油脂)添加量的范围;然后优化了3D打印的喷头直径、打印高度、打印速度和打印填充率等主要的打印参数;最后筛选了适合虾肉糜3D打印产品的热加工方式。主要研究结果如下:(1)淀粉种类和添加量对虾肉糜3D打印影响的研究结果表明,添加淀粉可以有效提高虾肉糜的3D打印精确性和打印稳定性。在所有样品中,添加6%交联淀粉(CLS)的虾肉糜具有最高的打印精确性和打印稳定性。添加6%CLS可以适当地增加虾肉糜的G’、G’’和表观黏度,使得样品易于从喷头挤出并提高了打印精确性;同时,添加6%CLS可以提高虾肉糜的硬度、黏附性和弹性,有助于维持打印产品的形状并改善了打印稳定性;此外,添加6%CLS还提高了虾肉糜的持水性。总之,添加6%CLS可以有效提高虾肉糜的3D打印适应性。(2)蛋白粉种类和添加量对虾肉糜3D打印影响的研究结果表明,蛋白粉的种类和添加量对3D打印效果均有影响;添加适量(6%)蛋白粉可以有效改善虾肉糜的3D打印适应性,过高或者过低量蛋白粉添加均不能取得较好效果;对于相同蛋白粉添加量,大豆分离蛋白粉(SPI)表现出较高的打印精确性和打印稳定性。因此,向虾肉糜中添加6%SPI可以有效改善其3D打印适应性。(3)油脂种类和添加量对虾肉糜3D打印影响的研究结果表明,添加油脂不仅可以改善虾肉糜的流变特性、质构特性、水分特性等物料特性,而且也有利于物料顺利从喷头挤出,进而增加其3D打印精确性,不同种类油脂及添加量对虾肉糜3D打印效果均有影响,在所有样品中,添加4%猪油(LO)的虾肉糜打印精确性为97.65%、打印稳定性为96.92%,其3D打印适应性均显著高于其它样品(P<0.05)。因此,向虾肉糜中添加4%LO可以有效提高其3D打印适应性。(4)前三部分研究表明添加交联淀粉、大豆分离蛋白粉和猪油可以有效提高虾肉糜的3D打印精确性和打印稳定性。考虑到虾肉糜制品的营养和风味,本部分采用Box-Behnken响应面试验设计和回归分析探讨混合配料(淀粉、蛋白粉和油脂)与虾肉糜持水性和流变特性之间的定量规律,并优化混合配料添加量的范围。结果表明,打印精确性、打印稳定性与虾肉糜的流变特性和持水性之间具有高度的相关性,添加猪油3.00%、交联淀粉4.50%、大豆分离蛋白粉在1.58%~6.53%范围之间时,或添加猪油3.00%、大豆分离蛋白粉4.50%、交联淀粉在1.80%~6.75%范围之间时,虾肉糜的持水性控制在89%~92%之间且AF值控制在3500~4500 Pa·S1/z之间,其虾肉糜物料特性有利于3D打印。(5)打印参数和热加工方式对虾肉糜3D打印产品影响的研究结果表明,打印参数的设置对虾肉糜3D打印适应性有一定的影响,不同的热加工熟制方式对虾肉糜3D打印产品的最终成型效果有不同程度的影响。为使虾肉糜3D打印产品具有更高的打印精确性和打印稳定性,选择喷头直径为1.20 mm的喷头进行打印,设置打印高度为2.00 mm、打印速度为30 mm/s以及打印填充率为80%。烤箱烘烤的3D打印虾肉糜的感官评价最高,形变率最小,因此,烤箱烘烤是最适宜3D打印虾肉糜热加工熟制方式。因此,适宜虾肉糜3D打印的混合配料配方为:(1)添加猪油3.00%、交联淀粉4.50%、大豆分离蛋白粉在1.58%~6.53%范围之间;(2)添加猪油3.00%、大豆分离蛋白粉4.50%、交联淀粉在1.80%~6.75%范围之间。打印参数为:喷头直径1.20 mm,打印高度2.00 mm、打印速度30 mm/s以及打印填充率80%时,虾肉糜的3D打印效果最好。采用烤箱烘烤的方式对虾肉糜3D打印产品进行热加工熟制,最终可以得到外观精美的虾肉糜3D打印产品。
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