科技进展
学术播报:植物基纳米纤维素在食品3D打印中的应用
2024-04-10 新闻来源:中国食品科学技术学会 浏览人次:0

本文介绍了中国农业大学宋弋(通信作者)等发表在《中国食品学报》第24卷第2期的《植物基纳米纤维素在食品3D打印中的应用》。

3D打印,也被称为增材制造,是一种新兴的物体成型技术。与将整块原材料通过减少物料得到预期形状的传统工艺相反,3D打印运用可黏合材料,通过逐层添加物料的方式堆积成预先设计好的三维物体,具备快速成型、高度定制、工艺简单的优点,被视为可引发潜在工业革命的前沿技术。在食品领域,3D打印技术由于逐层添加食物原料的加工方式,可突破工艺限制,生产传统制造方法难以实现的复杂结构,降低生产成本,扩大原料的使用范围,实现个性化的定制调控,满足特殊膳食需求。

在可打印材料中,纤维素是自然界分布最广泛、储量最丰富的天然有机高分子化合物,也是最易获取的绿色可再生资源之一。将纤维素通过机械处理结合化学分解法得到的具有纳米尺度的纤维素材料,即为纳米纤维素。纳米纤维素的理化特性因其纳米级的尺寸与纤维素存在很大差异,其比表面积、机械性能、结晶度等特性相对于纤维素更为出色,是一种高性能的可再生纳米材料。此外,用于生产纳米纤维素的植物原料来源广泛,可充分利用秸秆、棉、竹、木材等农林副产物资源,实现高值化利用。

植物基纳米纤维素因其优良的力学性能和流变学特性而适用于3D打印技术,可有效提高材料强度,增强可打印性。来源于植物的天然特性也使其能够满足食品领域对原料安全性的要求,在食品3D打印领域具有良好的发展潜力和重要的应用价值。因此,进一步明确植物基纳米纤维素的理化特性和功能特性,探究其在食品3D打印中的应用潜力,对发展未来食品加工技术和新食品原料尤为重要。

基于此,文章首先综述了植物基纳米纤维素结构特性及与3D打印相适应的功能特性,包括机械强度、表面改性、流变特性以及生物安全性;其次,在分析凝胶和乳液两种植物基纳米纤维素打印墨水形态和特性的基础上,总结其在食品添加剂、食品包装材料、食品新鲜度指示器、功能物质载体等相关领域的应用现状;最后,对未来新型功能食品和智能食品包装设计的前景进行了展望,以期为相关技术的发展提供参考。

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图. 3D打印添加CNC的泥糊类食品实物图

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图. CNF/海藻酸钠复配凝胶负载姜黄素/氯霉素

 

基金项目:国家自然科学基金面上项目

原文链接:https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=ttOPOQ75YvJQovtU5YTsBng4u-maaznL1mYb6glsax5Xhk33PoRXOyX4bOQInVqSOu8z1obSJ8g5kIWiA74Yg8_6HxKstDxHnp6BQG9AP0qcT9Rf5-bVng==&uniplatform=NZKPT

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