一种蛹虫草-果胶复合凝胶3D打印基料及其制备方法与应用与流程

本发明属于食品加工，涉及一种蛹虫草-果胶复合凝胶3d打印基料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、蛹虫草富含蛋白质和多糖，其中蛹虫草蛋白具有良好的持水、乳化及凝胶成网能力，蛹虫草多糖则具有增稠、保水和稳定凝胶结构的作用；此外，蛹虫草所含的特征活性成分虫草素还具有抗炎与免疫调节功效，使其在功能性食品3d打印领域具有广阔的应用前景。果胶是一种植物源酸性杂多糖，兼具成胶、增稠、保水和稳定功能，是改善食品3d打印浆料流变特性和成型稳定性的理想基质。将蛹虫草与果胶复配，有望协同构建流变性能优良、成型稳定性高的食品3d打印复合凝胶体系。

2、近年来，利用多糖与蛋白质之间的非共价相互作用构建复合凝胶体系，以提升凝胶稳定性和食品3d打印适性，已成为本领域的研究热点。例如，胡秋辉等公开了一种金针菇多糖-大豆分离蛋白复合凝胶的制备方法（cn114409924a），该复合凝胶较未添加多糖的对照组具有更优的流变特性、质构特性和稳定性，且消化特性和免疫活性亦有所提升。胡秋辉等还公开了一种添加果胶等胶体物质的杏鲍菇基质3d打印食品及其制备方法（cn115336742a），通过在杏鲍菇基质中引入胶体物质提高了体系的凝胶形成能力和3d打印稳定性。曾育成等公开了一种添加黄原胶的黑木耳基3d打印食品（cn116250626a），黄原胶的加入显著改善了黑木耳基质的流变特性和挤出性能，在易吞咽食品领域展现出应用潜力。

3、然而，上述现有技术多以果蔬或食用菌基质配合外源胶体来改善打印性能，尚未涉及以蛹虫草为主要基质、以果胶为核心胶凝剂构建复合凝胶打印体系的技术方案。虽然已有研究尝试以蛹虫草为基质添加卡拉胶、琼脂等制备凝胶食品并考察其3d打印性能（参见teng x等,journal of food processing engineering,2019,42(6):e13179），但其所得制品的打印保真度和结构保持能力仍有待提升，且卡拉胶、琼脂与蛹虫草蛋白/多糖之间的相互作用机制及适配性不同于果胶，难以直接借鉴。

4、综上所述，目前公开报道中，尚未见以蛹虫草超微粉与自制低酯果胶复配构建食品3d打印复合凝胶基料的相关研究。本领域仍缺乏一种以蛹虫草为主要功能原料、兼具优良打印适性和功能活性的3d打印基料及其制备方法。

技术实现思路

1、为解决以上技术问题，本发明提供了一种以低温超微粉碎蛹虫草为功能基体、配合自制低酯果胶与低聚异麦芽糖协同增稠的复合凝胶基料，兼具优异的挤出流动性、自支撑性，适用于高精度3d打印食品的制备；并且还提供了上述基料的制备方法以及在3d打印食品中的应用。

2、本发明所提供的蛹虫草-果胶复合凝胶3d打印基料，以重量份数计，包括：蛹虫草超微粉100份、果胶粉末1~4份、低聚异麦芽糖25~30份、水80~120份；

3、还包括：精炼葵花籽油，其用量为，精炼葵花籽油：蛹虫草超微粉=（5~15）ml：100g。

4、其中，果胶粉末选自低酯葵花盘果胶粉末、低酯柑橘果胶粉末和低酯苹果果胶粉末中的任一种；所述低酯葵花盘果胶的酯化度为30%~40%，所述低酯柑橘果胶的酯化度为24%~30%，所述低酯苹果果胶的酯化度为27%~33%；蛹虫草超微粉粒径为8~12 μm。

5、进一步地，蛹虫草超微粉的制备方法为：将含水量6wt%~10wt%的干制蛹虫草用高速粉碎机于10000~25000 r/min间歇粗粉碎，每次粉碎10~15 s，停机冷却10~15 s，累计粉碎1~2 min，得蛹虫草粗粉；随后将粗粉置于低温超微粉碎机中，在2~4℃下粉碎10~20 min，得到粒径8~12 μm的蛹虫草超微粉，对应筛网目数为750~1500目。

6、优选地，干制蛹虫草含水量为8wt%，高速粉碎机转速为20000 r/min，间歇粉碎为每次粉碎15s，停机冷却15s，累积粉碎2 min，过40目筛得蛹虫草粗粉；所述低温超微粉碎机中温度为4℃，粉碎时间为20 min，蛹虫草超微粉的粒径为10 μm，对应筛网目数为1250目。

7、进一步地，低酯柑橘果胶粉末采用如下方法制备：

8、（1）取赣南纽荷尔脐橙干皮，粉碎过60目筛，得到脐橙干皮粉末；

9、（2）以hcl或柠檬酸调ph至1.5~2.0的水溶液，于80~90℃对步骤（1）所得的脐橙干皮粉末提取60~90 min，过滤，滤液加无水乙醇沉淀得粗果胶；

10、（3）将粗果胶配制成1wt%水溶液，在0~5℃冰浴中以naoh调ph至11.0~12.0，搅拌脱酯，随后以hcl回调ph至5.0~6.0终止反应，经乙醇沉淀、洗涤、60℃烘干、粉碎过60目筛，制得酯化度24%~30%的低酯柑橘果胶粉末；

11、低酯苹果果胶粉末采用如下方法制备：

12、（1）取烟台富士苹果干皮，粉碎过60目筛，得到苹果干皮粉末；

13、（2）以hcl或柠檬酸调ph至1.5~2.0的水溶液，于80~90℃对步骤（1）所得的苹果干皮粉末提取60~90 min，过滤，滤液加无水乙醇沉淀得粗果胶；

14、（3）将粗果胶配制成1wt%水溶液，在0~5℃冰浴中以naoh调ph至10.5~11.5，搅拌脱酯，随后以hcl回调ph至5.0~6.0终止反应，经乙醇沉淀、洗涤、60℃烘干、粉碎过60目筛，制得酯化度为27%~33%的低酯苹果果胶粉末。

15、进一步地，步骤（3）中所述搅拌脱酯时间为30~60 min；优选地，所述搅拌脱酯时间为45 min。

16、本发明还提供一种蛹虫草-果胶复合凝胶3d打印基料的制备方法，包括以下步骤：

17、s1蛹虫草超微粉的制备：将含水量6wt%~10wt%的干制蛹虫草用高速粉碎机间歇粗粉碎，累计粉碎1~2 min，得蛹虫草粗粉；随后将粗粉置于低温超微粉碎机中，在2~4℃下粉碎，得到蛹虫草超微粉；

18、s2果胶溶液的制备：将果胶粉末在300~500 r/min搅拌条件下缓慢撒入95~100℃的热水中，撒粉完毕后将搅拌速度调整至80~150 r/min，持续搅拌5~10 min至果胶充分溶解，形成均匀透明的果胶溶液，冷却至60~70℃备用；其中果胶溶液浓度为1wt%~4wt%；

19、s3混合配制：向s2所得果胶溶液中依次加入s1所得蛹虫草超微粉、低聚异麦芽糖和精炼葵花籽油，80~120 r/min搅拌至混合体系均匀细腻且无可见颗粒，得到蛹虫草-果胶混合物；其中，蛹虫草超微粉、果胶、低聚异麦芽糖与水的质量比为100:(1~4):(25~30):(80~120)，精炼葵花籽油与蛹虫草超微粉的料液比为0.05~0.15 ml/g；

20、s4水浴调质与冷藏成型：将s3所得蛹虫草-果胶混合物密封后，于75~85℃水浴处理25~35 min，水浴期间对容器进行密封覆盖以减少水分损失，结束后迅速冷却至室温，再置于2~6℃下冷藏定型，得到蛹虫草-果胶复合凝胶3d打印基料。

21、进一步地，s3中蛹虫草超微粉、果胶粉末、低聚异麦芽糖与水的质量比为100:(1~4):(25~30):(80~120)。

22、优选地，s4中所述水浴处理为在80℃条件下水浴30 min，冷藏为置于4℃下冷藏。

23、上述蛹虫草-果胶复合凝胶3d打印基料在制备3d打印食品中的应用，也是本发明所要重点保护的内容。

24、具体的，上述3d打印的条件为：环境温度20~30℃，金属喷头内径0.6~1.0 mm，打印速度10~20 mm/s，填充密度75%~85%，层高0.5~1.5 mm，挤出温度30~40℃。

25、优选地，上述3d打印的条件为：环境温度25℃，金属喷头内径0.8 mm，打印速度15mm/s，填充密度80%，层高1.0 mm，挤出温度35℃。

26、本发明取得如下有益效果：

27、（1）针对蛹虫草粉体难以同时满足3d打印“连续挤出”与“沉积定型”的问题，本发明构建了一种全食品级蛹虫草-果胶复合凝胶体系。通过引入果胶协同改良流变特性，避免了非食品级助剂的使用，结合超微粉碎与低温冷藏等温和工艺，为蛹虫草结构化食品提供了安全、简易的新技术路径。

28、（2）果胶添加显著提升了打印精度与结构稳定性。引入2wt%柑橘果胶可将直径和高度偏差从4%以上降至约0.9%，实现数量级的精度跃升；4wt%添加量可使结构高度稳定性提升至98.92%。较优添加窗口为2wt%～4wt%，可分别适配“高精度”与“高稳定性”的应用需求。

29、（3）流变学证实体系以弹性响应为主导（g′>g″，tanδ=0.2~0.4），兼具剪切稀化（易挤出）与快速回弹（易定型）特性。4wt%添加组结构强度最优，且过低添加量效果不显著，证明了果胶种类与用量存在明确的阈值效应。

30、（4）宏观质构与微观结构相互印证。4wt%柑橘果胶组硬度、弹性等四项指标均最优，且微观网络最致密。这证实了果胶与蛹虫草组分协同构建了紧密的三维网络，实质性增强了制品的抗形变能力与结构完整性。