FRI：降脂油包水乳液的制备及其在3D打印中的应用

来源：来源于国家肉品中心

江南大学Wang 来源于国家肉品中心等在Food Research International期刊上发表了《Fabrication of fat-reduced water-in-oil emulsion and the application in 3D printing》（通讯作者：Li Jinwei）。

3D食品打印是食品工业中的一种新兴制造技术，由计算机通过食品油墨的层层沉积来实现。考虑到74%油体积分数的水包油高内部乳液的脂肪含量太高同时会引发慢性疾病，如肥胖、糖尿病、冠心病和高血压等，因此减脂是目前的研究热点。最近，植物蜡作为油性凝胶剂，由于其天然、可负担和可生物降解的优点而受到欢迎。其中向日葵蜡(SW)是液体油的优良油凝胶因子，仅使用0.3-0.5 wt%就能很好地连接油滴形成致密的油凝胶网络，在低油相中使用具有很大潜力。此外，卵磷脂作为一种天然表面活性剂，已被证实是一种辅助油凝胶因子，可以加强水果蜡基油凝胶的结构。同时，卵磷脂有可能在不损害油凝胶特性的情况下降低蜡的浓度。并且卵磷脂也被证明在控制W/O乳液的流变性能方面有很大潜力。因此，在本研究中，提出了新型SW和大豆磷脂酰乙醇胺(SP)用于制备3D打印的减脂W/O乳液。

油包水（W/O）乳液有望设计出用于3D打印的降脂食品。在本研究中，用向日葵蜡(SW，1.0 wt%)和大豆磷脂酰乙醇胺(SP，0.5 wt%)制备了含水65%的油凝胶基W/O乳液，其稳定性超过30天。除了降低界面张力之外，从X-射线衍射和流变结果来看，SP被认为是辅助油凝胶因子，以改变SW的结晶习性，增强SW基油凝胶的外部结构。强大的外部油凝胶结构不仅有利于减少液滴运动以提高物理稳定性，而且有利于乳液凝胶在3D打印中的成型和支撑能力。基于流变测量，乳液凝胶显示出随着SP增加而改善的印刷性能:挤出(剪切变稀行为)、回复(优异的触变性)和自支撑(足够的储能模量和变形阻力)。在3D打印中，具有增长的SP的乳液凝胶显示出更好的形状保持性，并且允许打印具有更精致和生动特征的设计。这项研究为W/O乳液的形成提供了新的见解，使用天然成分进行3D打印，以创建减脂食品。

研究成果

SP浓度对SW基油凝胶的影响。(A)视觉外观；(B)离心稳定性；(C)测量油凝胶薄膜上水的接触角；(D) XRD分析。

(A)流动扫描；(B)频率扫描；(C)应变扫描；(D)具有不同SP浓度(0.5-3.0 wt%)的基于SW的油凝胶的FTIR分析。

不含在不同ф下制备的W/O乳液。(A)视觉外观；(B)通过光学显微镜(上)和CLSM(下)显示的微观结构；(C)流动扫描；(D)频率扫描；(E)应变扫描。

(A)流动清扫；(B)触变性测试；(C)频率扫描；(D)应变扫描；(E)质地分析；(F)感官分析；(G)具有不同SP浓度(0.5-3.0 wt%)的W/O乳液凝胶的3D打印。

结论
为了开发用于3D打印的低热量/脂肪食品，使用水代替脂肪体积以减少脂肪摄入量是一种很有前景的策略，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制备了Φ=0.65的减脂W/O乳液用于3D打印。SP有利于降低界面张力和增强油凝胶网络，从而减少W/O乳液中液滴的移动。随着SP添加量的增加，乳液凝胶的打印性能得到改善，表观粘度、恢复性和自支撑能力（足够的储存模量和抗变形能力）均得到提高。印制的中空图案更加细腻，无塌陷现象。该W/O乳液由天然成分形成，实现了对合成表面活性剂的完全替代，具有优异的印刷性能。该W/O乳液具有减少脂肪摄入的优点，满足了消费者对天然成分的需求，拓宽了健康食品在3D打印中的应用。展望未来，增加W/O乳液的水量是有意义的。未来的研究应更多地集中在使用天然成分形成W/O高内相乳液（W/O-HIPE）上，这不仅有利于打印性能，还能进一步降低脂肪摄入量。此外，由于SP的成本较高，有必要在不影响印刷性能的前提下减少SP的用量。

原文链接：
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.