2021年9月1日，江南大學食品科學與技術國家重點實驗室：Yangyang Chen（1作）......、張慜*（通訊）等在農林科學1區TOP期刊Food Hydrocolloids（IF：9.147）在線發表了題為“Improving 3D/4D printing characteristics of natural food gels by novel additives: A review”的綜述文章。
3D打印技術及其延伸的4D打印技術自提出以來得到了廣泛發展，并應用于航空航天、生物醫學、食品等多個行業領域。然而，3D/4D食品打印存在材料局限性，一些天然食品凝膠無法直接應用于3D/4D食品打印，而且大多數天然食品凝膠往往具有較差的打印特性，難以或無法用來打印。
食品添加劑有著悠久的應用歷史，可以改變天然食品凝膠的一些特性。適宜的流變性能是3D/4D食品打印的首要條件，大部分的研究都是圍繞改善油墨的流變性能展開的，而對改善油墨的熱性能、靜電性能、營養特性和感官品質（尤其是靜電性能和營養特性）的研究仍然不足。
該文主要從脂質、親水膠體和碳水化合物三類添加劑入手，探討了這三類添加劑在3D/4D食品打印中對天然食品凝膠印刷特性（流變特性、熱性能、靜電性能、營養特性和感官品質）的改善作用。
△圖文摘要
成果介紹
近年來，3D食品打印的研究規模迅速擴大，適合打印的天然食品凝膠也逐漸被開發出來。由于天然食品體系一般不能直接打印，因此，可用于3D食品打印的食品體系還比較少。然而，食品3D打印技術快速發展的一個必要條件是它具有種類繁多的打印材料和良好的印刷特性。該文對添加劑和3D食品打印的應用現狀進行了綜合分析，發現目前3D打印中使用的添加劑主要有三類：親水膠體、碳水化合物和脂質添加劑。這三類添加劑可以改善天然食品體系的流變特性、熱學性能、靜電性能、營養特性和感官品質，從而獲得適合打印、具有優良感官特性的3D打印產品。
同樣的問題是，通過加入添加劑改善天然食品凝膠的印刷特性（主要是熱、靜電和營養特性）的研究較少，因此，今后還需要進一步的研究。其中，改善3D打印食品的營養特性值得特別關注，這主要體現在相關研究的缺乏和消費者的營養需求上。
在未來的工作中，可以開發新的或基于目前開發的天然食品凝膠，為消費者提供精準營養定制。這可能會改善消費者的健康狀況，消除一些由營養不良引起的疾病。
圖1. 對近年來3D食品打印熱點的分析結果。
圖2. 3D食品打印中凝膠體系的打印框架圖。
圖3. 在不同溫度下用不同油墨打印的圖像：（a）卡拉膠-黃原膠-淀粉；（b）天然淀粉。
圖4. 水凝膠化學交聯、離子交聯和復合凝聚物形成機制。
圖5. 3D食品打印的形狀、紋理和三維結構示例。
圖6. 3D食品打印顏色變化階段：（a）（b）單噴嘴打印；（c）雙噴嘴打??；（d）,（e）（f）單/雙噴嘴打印刺激反應自發變色；（g）單/雙噴嘴打印刺激反應快速自發變色。
來源：南極熊3D打印網
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高經理
