江大张慜教授团队顶刊综述：食品4D/5D/6D打印的进展、应用和研发机会(2)

时间：2022-03-11 13:45 来源：食研私享作者：admin 阅读：次

4D食材的颜色变化
颜色被认为是食品行业中不可忽视的问题之一，因为它主要决定着食品的审美价值，对刺激或抑制消费者的食欲方面也起着重要作用。颜色吸引人的食物会增加食物的吸引力并刺激消费者的食欲，而颜色不吸引人或不好的食物会降低食物的吸引力并抑制食欲。基于颜色变化的4D食品打印是指在pH值或微波功率的刺激下，将打印后的食品颜色随时间变化，制成具有吸引力的颜色或不同颜色强度的3D食品，以满足不同消费者的品味需求。

图9. (a)3D打印的花青素-马铃薯淀粉凝胶在喷洒不同pH溶液后的颜色变化；(b)3D打印的花青素-马铃薯淀粉凝胶响应柠檬汁凝胶的内部pH刺激而发生的自发颜色变化。

图10. (a)3D打印土豆泥和紫薯泥在不同pH值下随时间的自发颜色变化；(b)3D多材料结构随pH值的变化呈现颜色渐变。

图11. (a)3D打印后的大豆分离蛋白/南瓜和甜菜根混合物在喷施不同pH值的溶液后的颜色；(b)喷施样品5小时后pH值的电子鼻响应数据。

图12. 微波诱导3D打印姜黄素莲藕凝胶的颜色变化。

图13. 3D打印的西米淀粉和姜黄混合物在不同浓度的碳酸氢钠作为刺激浸泡后随时间的颜色变化。

图14. 不同3D莲藕复合色素凝胶模型喷洒碳酸氢钠溶液后的自发颜色转变。

图15. 在不同功率(0、50、80和110w)下微波加热(20、40、60min)后，大豆分离蛋白、k-卡拉胶和香草香气变化和外观。

图16. (a)不同微胶囊添加量的3D打印黄肉桃荞麦面团在微波加热不同时间后的色泽变化；(b)3D打印黄肉桃荞麦面团在微波加热不同时间后所选香气成分的浓度。

图17. 红甘蓝汁、香兰素和马铃薯淀粉制成的3D产品在外部或内部pH刺激下的颜色/风味变化；(a)利用多种材料和各种几何模型，在内部pH刺激下自发的颜色变化，(b)用不同pH值的溶液作为外界刺激，喷雾1.5小时后的颜色变化，(c)电子鼻和电子舌对4D印刷产品风味变化的数据分析结果。

4D食品的营养变化
最近，消费者变得更加注重健康和安全，更喜欢加工程度低、保质期长的食品。基于营养变化的4D食品打印可以通过响应诸如光、温度、UV-C辐照等外部刺激来增加或增强3D产品的营养价值，从而满足消费者对健康和营养食品的一些需求。

图18. 食品生产链短的可食用生长食品。

图19. 4D载有植物细胞的水凝胶模型。

总之，所有4D食品打印应用以及使用的材料和刺激物与相关研究均在表1中进行了分类。

表1. 基于物理或化学变化的4D食品打印应用

4D食品打印的优势
4D食品打印是起源于3D食品打印的一种新型制造技术，因此，它具有3D食品打印技术相对于传统方法的所有优点。4D食品打印可用于制备具有不同颜色、更具视觉吸引力和复杂几何形状的3D健康食品，只需使用一种配方，然后喷洒不同的pH值溶液，从而节省原材料、时间和精力。相比之下，3D打印需要为每种所需的3D打印食品颜色提供单独的配方。它还有助于制造各种具有所需特性(如形状、颜色、风味、营养等)的新型健康食品，这对儿童、老年人和食欲不振的患者尤其重要。这些所需的感官特征可以在食用前立即被激活。因此，它们在储存期间不会变质。

此外，通过4D打印技术实现2D到3D食品转换(平板包装)是在储存和运输过程中节省空间的最佳方式，从而降低成本。另外，它为创新新颖的食品产品提供了新的思路，促进了食品和食客之间的互动。通过4D食品打印实现结构的定向变形还可以帮助厨师确定完成烹饪的关键步骤。最后，4D打印的发展对于加速智能材料行业在各个领域的增长至关重要，从而使未来能力充满希望。

(责任编辑：admin)

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