様々なタンパク質とヒドロコロイドで濃縮された複合性粉ゲルの使用によるエクストルーションベースの3D印刷インクの開発と最適化

科学分野:

• 食品科学と技術
• 材料科学
• バイオテクノロジー

背景:

• 3Dフードプリント (3DFP) は パーソナライズされた栄養を提供しますが 最適化されたフードインクが必要です
• ステーキベースのゲルは有望ですが,改善されたレオロギーと質感の特性が必要です.
• タンパク質とヒドロコロイドを組み込むことは,挤出ベースの3DFPのインク性能を変更することができます.

研究 の 目的:

• 3DFPのタンパク質とヒドロコロイドを基にしたゲル製剤を総合的に評価する.
• 印刷可能性に影響を与えるレオロギー的,機械的,構造的性質を体系的に分析する.
• 印刷可能な食品ジェルの最適化のためのデータ主導の枠組みを確立する.

主な方法:

• トウモロコシ/ジャガイモの粉,様々なタンパク質濃縮物,水合化合物 (κ-カルラゲン,アラビックガム,キサンタンガム,カルボキシメチルセルロース) を使って食品インクを製造する.
• リオロジカル (粘着性,収縮性),機械的,および質感の性質の体系的な分析.
• 計算流体力学 (CFD) シミュレーションとフーリエ変換赤外線スペクトロスコーピー (FTIR) を使用した検証.

主要な成果:

• κ-カラーゲーナンを含む製剤は,優越した粘着性 (G' > 4000 Pa),最適のタン δ (0.096-0.169) を示し,安定した挤出に適した収縮圧力を示した.
• 構造の高精度 (93~96%の精度) と質感の改善 (硬さ,性) を達成した.
• CFDシミュレーションでは,インク性能とレオロジックパラメータが相関しており,FTIRでは非共性相互作用が強化ゲルと確認されています.

結論:

• κ-カラーゲインは,3DFPの粉ベースのインク印刷性と質感を向上させるのに非常に有効です.
• 経験的テストとCFDシミュレーションを組み合わせたアプローチは,食品インク最適化のための堅固な方法を提供します.
• 3Dプリントされた高度にパーソナライズされた機能的な食品の開発を支援しています