【原】JFE：法国学者研究“应用热机械工艺对小麦面团进行结构化处理，从液体食品到可3D打印的食品材料”

应用热机械工艺对小麦面团进行结构化处理，从液体食品到可3D打印的食品材料

导  读

2021年6月5日，法国巴黎萨克雷大学：Laurena Masbernat（1作）.....、Giana Almeida*（通讯）等在食品科技2区TOP期刊Journal of Food Engineering（IF：4.499）在线发表了题为“Structuring wheat dough using a thermomechanical process, from liquid food to 3D-printable food material”的研究文章。该研究的目的是利用淀粉和蛋白质在热剪切条件下的结构化特性，开发出一种基于挤压技术的3D打印小麦基材料。作者开发了一种实验室规模的热机械工艺，使淀粉和蛋白质的组织发生热诱导变化，从而增加小麦面团的粘度。分析了淀粉、蛋白质、水以及添加蔗糖和油脂在结构形成中的作用。研究了所得材料的流变性能，并将不同配方的印刷适性进行了比较。

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DIO：10.1016/j.jfoodeng.2021.110696

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背景介绍

到目前为止，由于面粉中的化合物能够结合水，以及面粉中的蛋白质能够相互作用并形成粘弹性的面筋网络，因此在可打印材料的配方中加入了小麦粉(Kim et al. , 2019; Severini et al., 2018, 2016; Yang et al., 2018; Zhang et al., 2018)。然而，据作者团队所知，还没有任何研究探索面团在含水量高于55wt%的情况下性能的变化，对于这种情况，面团不能形成面筋网络，而在这种小麦面团中，淀粉的膨胀可能为开发可打印的食品材料提供一个有趣的途径。

成果介绍

在挤压打印中，食品材料的可打印性取决于食品在挤出时剪切和沉积后静止时的流变性。试点食品微观结构以提供与3D挤压打印兼容的流变学特性是一个重大挑战。研究了不同浓度的面粉、糖、油和水的小麦粉基材料的微观结构、流变学和可打印性。通过加热和剪切水分含量超过55%(wb)的面团得到材料。加工后的面团结构为紧密堆积的颗粒，其由溶胀的糊化淀粉颗粒粘在变性的蛋白质网络中构成。这些材料很容易被3D食品打印机挤压成自支撑层，并形成具有精确尺寸的稳定物体。水/面粉的比例在小麦材料的结构中发挥了关键作用，影响了储能模量(G')、tan δ和印刷适性。该项研究强调了tan δ在预测食品材料保持其3D结构能力方面的重要性。

图文赏析

▲图1. 生产基于小麦粉的可打印材料和表征方法的实验设计。

▲图2. 含65wt%水加热后面团的复数粘度和法向阻力(FM)增加。A . 1Hz时的复合粘度(升温速率：5℃/ min，0.2 %应变)， B. FM (冷却后)和不同混合时间的温度。

▲图3. 用共聚焦激光扫描显微镜CLSM（放大倍数X10；蛋白质被染成绿色）和偏振光（P.L）和非偏振光（n.P.L）（放大倍数X50）观察在室温下混合后（步骤1）和热机械加工和冷却后（步骤3）的含水量65%的面团。所有比例尺为50µm。

▲图4. 经过热机械加工和冷却后的含水量65%的面团制成的3D打印物体的图像。A . 3D打印机，B .正在打印，C .印刷品示例。模型的高度( H )、长度( L )、宽度( W )和填充百分比在图片上方的以mm和%给出。打印后测量的尺寸( mm )在图片下给出。

▲图5. 添加不同分量的糖（0~18wt%）、油（0~7.5wt%）和水（55~70wt%）的加工面团中的淀粉糊化程度。黑色符号，G≥95%；空符号，G< 95%。虚线是预测的水/面粉比率，超过这个比率，加工后的面团中的淀粉糊化就完成了。

▲图6. 1Hz（最大振幅应变的0.2%，20℃）下的储能模量（A）和tanδ（B）与加工面团的水/面粉比例的关系，以及不同比例的面粉/水、蔗糖和/或油的印刷物图片（C）。被黑色虚线框住的图片是一个印刷效果不理想的示例。

▲表1. 该研究中使用的配方。配方是根据水和面粉的比例排列的。成分以百分比表示，单位是成分的克数/100克总配方。水/面粉比例是指所加水的重量与小麦粉的重量之比。

▲表2. 不同总含水量(55%~65%)的加工面团(含12 wt %蔗糖和7.5 wt %葵花油)的水/面粉比和印刷适性。

原文链接

https:///10.1016/j.jfoodeng.2021.110696

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