江蘇鐳射聯盟導讀：

據悉，來自新加坡南洋理工大學（NTU）、新加坡科技設計大學（SUTD）和邱德寶醫撥院（KTPH）的研究人員已經開發出一種新方法，可以用新鮮和冷凍的蔬菜製造“食物墨水”，以保持其營養和營養。風味比現有方法更好。

圖形摘要

三維食品印刷(3DFP)透過數字設計逐層新增食品以構建可食用的三維結構來建立菜餚。3DFP的優勢是多方面的，包括個性化飲食，為健康提供個性化營養，增強替代蛋白質來源的視覺吸引力，自動化食物準備，以及減少食物浪費。用於基於擠出的3DFP的食用油墨必須具有剪下稀化流變特性，並具有足夠強的機械強度以在沉積後保持結構完整性。3DFP可以針對一般人群以及特定人群，例如生產者、吞嚥困難的患者、有特殊營養要求的人（例如醫院和護理機構中的運動員）。

關於吞嚥困難患者的3D列印食品的研究非常有限。迄今為止，大多數3DFP研究僅使用脫水和冷凍乾燥的食品粉末進行基於擠出的印刷。冷凍乾燥食品遭受維生素C、維生素E和葉酸損失的困擾。冷凍乾燥期間的水含量大大降低，這導致每單位質量的卡路里含量較高。冷凍乾燥是高能耗的過程，需要很高的投資成本。因此，這是一種僅用於高價值和小批次食品的技術。由於冰晶形成的增加，它也可能導致蔬菜和水果的細胞壁破裂。所有上述原因證明3DFP使用新鮮和未經加工的蔬菜是合理的。

在該研究中，研究人員透過3D列印未加工的蔬菜（新鮮或冷凍的）來解決食品粉的問題。由新鮮或冷凍蔬菜製成的食用油墨可用於自動列印飲食，這些飲食在視覺上具有刺激性且質地安全，適合吞嚥困難的患者食用。蔬菜是我們食物中維生素、礦物質、水和抗氧化劑的重要來源，使其成為飲食中包容性的絕佳選擇。但是，由於它們的高水含量和極低的碳水化合物和脂肪百分比，因此印刷（非天然擠出油墨）相對困難。在準備食品墨水的過程中，研究人員發現蔬菜可以大致分為三類，每類需要不同的處理才能印刷。本研究從每種類別中選擇一種代表性蔬菜進行示範-高澱粉和低水含量的豌豆（Pisum sativum）、低澱粉和水含量的胡蘿蔔（Daucus carota）和白菜（Brassica rapa）低澱粉和高水分含量。流變性質和質地可以透過包括黃原膠（XG），κ-角叉菜膠（KC）和刺槐豆膠（LBG）在內的水膠體（HCs）進行改性。這些油墨的可印刷性、流變學、組織結構和微觀結構特性得到了廣泛的表徵。國際吞嚥困難飲食標準化倡議進行測試以評估墨水配方對吞嚥困難患者的適用性。

研究人員使用FOODINI（西班牙自然機械公司）一款基於擠壓的商用3D食品印表機，用於列印不同植物油墨的3D樣本。對於本研究中的實驗，使用的噴嘴尺寸為1.5毫米。為了評估食用油墨的可印刷性，在盤子上印刷了8層六邊形稜鏡。當列印的樣品能夠保持結構至少15分鐘時，它們被認為是可列印的。

▲圖解：3D列印。A. 具有一種食品油墨型別的五種配方的3D列印形狀的代表性影象，在其周圍帶有方框的影象表示油墨的最佳化配方。透過形狀保真度和形狀穩定性評估的列印得分位於右上角 B:圖片由豌豆、胡蘿蔔和玉米的3D列印設計組合而成。

當前的研究建立了一種獨特的方法來對不同的蔬菜進行分類，每種蔬菜的水和澱粉含量都不相同，以使其可以3D列印。澱粉含量越高，蔬菜中水的含量越低，油墨配方中所需的HC越少。我們的工作意義在於使用未脫水的蔬菜以及最少量的HC來印刷美觀和可口的食物，同時保留營養和風味。

從2013年至2019年以及歐盟資助的PERFORMANCE專案等大型專案證明，人們對3DFP的興趣與日俱增，其目的是使用3DFP技術為吞嚥困難的人們建立飲食個性化供應鏈。SUTD工程產品開發部門負責人兼支柱部門的蔡志凱教授補充說：“增材製造的下一個前沿領域是3D食品列印。隨著3D食品印刷領域的不斷髮展，我們感到非常興奮 繼續推動該行業的發展，為糧食安全和可持續性等全球性問題尋找創新的解決方案。”

KTPH的首席研究員兼高階首席營養師黃素緹（Gladys Wong）表示，3D食品列印不只是一種新穎。他相信，在不久的將來，這將是一種可行的方法，為我們不斷增長的老齡化人口提供營養和營養。年老體弱的患者以及吞嚥困難的患者即使在飲食中都可以吃些稀泥，也可以在視覺上享受宜人的用餐體驗。

本文來源：Aakanksha Pant et al, 3D food printing of fresh vegetables using food hydrocolloids for dysphagic patients, Food Hydrocolloids (2020). DOI: 10.1016/j.foodhyd.2020.106546