陜西科技大學(xué)莫海珍/胡梁斌團隊：食用菌蛋白的高值化3D打印產(chǎn)品

來源：食研私享


2022年5月24日，陜西科技大學(xué)莫海珍/胡梁斌團隊在國際知名期刊Food Hydrocolloids(中科院一區(qū)；IF: 9.147)上在線發(fā)表了題為“Correlating rheology with 3D printing performance based on thermo-responsive κ-carrageenan/Pleurotus ostreatus protein with regard to interaction mechanism(基于溫敏性κ-卡拉膠/平菇蛋白的流變學(xué)與3D打印性能相關(guān)性研究)”的研究性論文。陜西科技大學(xué)為通訊單位，劉振彬副教授為第一作者，莫海珍教授為第一通訊作者，李紅波副教授為共同通訊作者。

目前，溫敏性凝膠油墨的精確3D打印是一個巨大的挑戰(zhàn)，因為在凝膠擠出過程中的溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)變和流變性能變化不易精確控制，且3D打印特性尚未得到充分研究。該文中，作者團隊首先研究了平菇蛋白(POP)對流變和溫敏特性以及相應(yīng)的3D打印性能的影響。平菇蛋白(POP)對溫敏凝膠(κ-卡拉膠，KG)3D打印性能的影響與體系的流變特性和溫敏特性相關(guān)。隨后，進一步闡明了它們的相互作用機理，并對最終打印樣品的抗氧化性能進行了評價。結(jié)果表明，POP的加入提高了凝膠化溫度(Tg)，顯著影響了最佳打印溫度的選擇。POP的加入還提高了油墨的粘度和稠度指數(shù)(K)，最終影響了油墨的擠出行為。在3D打印中，POP的加入促進了溫度恢復(fù)特性，并對恢復(fù)階段的3D打印可成型性至關(guān)重要。POP的加入提高了打印結(jié)構(gòu)的機械強度，這對打印結(jié)構(gòu)的自支撐起了重要作用。較低濃度的POP(10%~40%)能分散在連續(xù)相κ-卡拉膠的凝膠網(wǎng)絡(luò)中，但當(dāng)POP水平增加到50%時，會發(fā)生可見的相分離。分子相互作用分析表明，靜電相互作用、疏水相互作用、離子相互作用對膠基3D打印油墨的流變性能和溫敏行為有相關(guān)性。此外，POP還具有一定的抗氧化活性。該研究不僅為膠基3D打印油墨的流變行為和溫敏性行為之間的相關(guān)性提供了有用的信息，而且為通過與蛋白質(zhì)結(jié)合來調(diào)控膠基凝膠的3D打印行為提供了一種方法。

圖1. 油墨配方和溫度對3D打印性能的影響。a: 不同油墨配方(1%KG、10%POP-1%KG、20%POP-1%KG)在不同溫度下的線條和五角星打印效果；b: 不同油墨配方(20%POP-1%KG和40%POP-1%KG)在不同溫度下的圓柱形打印效果。POP: 平菇蛋白；KG：κ-卡拉膠。

圖2. 氯化鈉(a)、SDS(b)和尿素(c)濃度對油墨凝膠硬度的影響和不同油墨配方的CLSM圖(d)。

團 隊 簡 介

莫海珍 教授
陜西科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院

莫海珍，陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才，中國機械工程學(xué)會包裝與食品工程分會理事，河南省青年骨干教師，河南省教育廳學(xué)術(shù)帶頭人，河南省高�？萍紕�(chuàng)新人才，河南省高�？萍紕�(chuàng)新團隊帶頭人。主要研究方向為食源性生物活性成分、食用菌資源開發(fā)及高值化產(chǎn)品開發(fā)。

劉振彬 副教授
陜西科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院

劉振彬，陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師。主要研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工、食品3D打印、食用菌資源創(chuàng)制與高值化利用。主持或參與多項國家及省部級項目，發(fā)表多篇高水平論文，其中ESI高被引論文三篇。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107813