阿爾伯塔大學發(fā)現(xiàn)冷等離子體技術可提升豌豆蛋白3D打印性能

南極熊導讀：為了拓展3D打印技術在食品工業(yè)中的應用，并滿足消費者對個性化、營養(yǎng)豐富且具有特定質地和口感的食品需求，科學家正想辦法解決豌豆蛋白在3D打印中的限制問題。

△研究人員找到了一種方法，使3D打印的豌豆凝膠能夠更好地保持形狀，從而增強了在植物性食品中使用低成本、營養(yǎng)豐富的蛋白質來源的潛力

2024年12月12日，南極熊獲悉，加拿大阿爾伯塔大學的研究人員在3D食品打印領域取得了一項新進展，通過采用冷等離子體技術顯著增強了豌豆蛋白的打印性能。該研究由農(nóng)業(yè)、生命與環(huán)境科學學院副教授MS Roopesh領導，旨在探索如何通過等離子體技術改善植物蛋白在3D打印過程中的凝膠化和結構穩(wěn)定性。

△研究題目為“等離子活化微氣泡水制備豌豆蛋白凝膠的3D打印性能、流變性和機械性能的改善”（傳送門）

豌豆蛋白，作為一種高營養(yǎng)價值的植物性原料，已在食品工業(yè)中被廣泛用作面包、谷物、植物性乳制品和肉類替代品的主要成分。然而，它在3D打印應用中面臨挑戰(zhàn)，主要問題在于打印后的形狀和結構保持能力。通過冷等離子體技術激活水，研究團隊成功改善了豌豆蛋白的打印性能，使它更適用于復雜的食品打印任務。

Roopesh副教授表示：“我們的研究結果展示了冷等離子體技術在提升豌豆蛋白凝膠化和3D打印性能方面的巨大潛力。這不僅能夠擴大食品選擇范圍，還能提高植物基肉類和奶酪產(chǎn)品的結構特性�！�

△食品3D打印示意圖

冷等離子體技術的應用研究

為了克服這一難題，研究團隊將豌豆蛋白與等離子體激活的微氣泡水（PAMB）混合，制備出一種新型混合物。通過攪拌、加熱、冷卻等步驟，這些混合物隨后被用于3D食品打印機。研究結果表明，與傳統(tǒng)蒸餾水混合的豌豆蛋白相比，PAMB處理后的凝膠展現(xiàn)出更優(yōu)的結構保持性和抗變形性，即便在打印后的儲存過程中也更為穩(wěn)定。

研究團隊領導MS Roopesh指出，這種性能提升很可能是由于PAMB引起的蛋白質結構變化所致。這些發(fā)現(xiàn)揭示了PAMB中空氣和氬氣混合物的特性，以及最佳的加熱和冷卻溫度，這些因素對于實現(xiàn)最佳的3D打印性能至關重要。盡管仍需進一步研究以深入理解這些影響因素，但Roopesh強調(diào)，這項工作為冷等離子體技術在食品打印領域更廣泛的應用提供了有力的證據(jù)。

該研究是基于先前由ALES教授Lingyun Chen合作啟動的實驗，并由前博士生Sitian Zhang開發(fā)。目前，研究人員已對這項技術提出了專利申請。

這項基礎研究為創(chuàng)造更廣泛的高質量3D打印蛋白質來源和其它生物材料鋪平了道路。結合冷等離子體技術和3D打印等新技術，有潛力為農(nóng)作物生產(chǎn)者和食品行業(yè)帶來顯著的價值增加。相關研究得到了加拿大自然科學與工程研究委員會基金、合作研究與培訓經(jīng)驗計劃以及阿爾伯塔創(chuàng)新基金會的資助。