中国农科院加工所王强团队：揭示了含油量与蛋白颗粒浓度对新型植脂奶油及其3D打印特性的影响

近日，中国农业科学院农产品加工研究所王强研究员团队在食品领域国际顶级期刊 《Food Hydrocolloids》（JCR一区，IF:10.7）在线发表了题为“Effect of oil content and protein particles concentration on non-dairy whip topping based on Pickering emulsion system and their 3D printing properties”的最新研究成果，以天然棕榈油分提物及大豆分离蛋白微凝胶颗粒为核心组分，制备了不含氢化植物油的新型植脂奶油，并探究了含油量及蛋白颗粒浓度对3D打印特性的影响。此成果是继团队2018年于《Angewandte Chemie International Edition》（JCR一区，IF：16.6）发表具有人造奶油特性的高内相Pickering乳液构建、2020年于《Food Hydrocolloids》（JCR一区，IF:10.7）发表蛋白质颗粒稳定Pickering及高内相Pickering乳液合成及应用、2022年于《Nanomaterials》（JCR一区，IF:5.3）发表高内相Pickering乳液的制备及3D打印应用的相关研究后，基于Pickering乳液体系制备新型植脂奶油及其3D打印特性的又一拓展性研究。中国农业科学院农产品加工研究所与河北农业大学食品科技学院联合培养2021级硕士研究生吴超为论文第一作者，王强研究员和石爱民研究员为共同通讯作者。

植脂奶油是一种典型的食品乳液体系，深受消费者欢迎。目前植脂奶油的主要来源是氢化植物油，生产过程中极易产生反式脂肪酸，长期食用会引起心血管疾病等风险；同时经常使用吐温等合成乳化剂，长期摄入会影响肠道微生物群，增加罹患代谢综合征等疾病的风险，不满足目前对健康食品的需求。因此寻找氢化植物油和合成乳化剂的代替物是植脂奶油产业迫切需要解决的问题。

本研究中以POF作为基料油，借助Pickering乳液体系制备了不含氢化植物油的新型植脂奶油。含油量和蛋白颗粒浓度的提高使得脂肪球之间的相互作用和蛋白分子之间的交联作用增强，提高了搅打前乳液体系的粘度，有利于形成相对较小且均匀密集气泡提高奶油的结构支撑能力。此外，流变学和质构特性的结果显示，所有的奶油均呈现出剪切变稀的性质并表现出以弹性为主的固体特征，有利于通过3D打印机喷头挤出；随着含油量和蛋白质颗粒浓度的增加，增强了奶油的网络结构及结构稳定性，粘度、储能模量、回复率、硬度等也随之增加，表明了奶油的结构能难以被破坏，具有良好的可打印性。3D打印精确性和稳定性的结果表明，由于结构支撑能力的提高，稳定性随着含油量和颗粒浓度的增加而增加，但粘度、硬度过大会增加挤出的难度，导致打印精确性降低。当含油量为25%、蛋白颗粒浓度为1.6%时，打印形状的准确性和稳定性分别高达99.27%和99.72%。本研究开发的新型植脂奶油借助Pickering乳液体系满足了对健康、绿色食品的要求，同时拓展了3D打印技术在真实食品体系中的应用范围，实现3D打印代替人工实现复杂、精细造型的裱花。

项目资助：国家重点研发计划（2022YFF1101400）、国家自然科学基金（32172149，U21A20270）、中国农业科学院青年创新计划（Y2022QC11）、农业科技创新项目（CAAS-ASTIP-2020-IFST）。

新型植脂奶油老化、搅打机理及3D打印过程

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.109008

通讯作者简介：

王强，二级研究员，博士生导师，国际食品科学院院士，2021年中国工程院院士增选有效候选人，入围“全球前2%顶尖科学家榜单”。现任中国农业科学院植物蛋白结构与功能调控创新团队首席专家，国家花生产业技术体系加工研究室主任、九三学社中央农林委委员，新疆自治区油料产业技术体系首席科学家。全国优秀科技工作者，全国首批农业科研杰出人才，全国科技助力精准扶贫先进个人，入选国家“百千万人才工程”并获“有突出贡献中青年专家”荣誉称号，享受国务院特殊津贴，农业农村部神农英才“领军人才”，中国农业科学院领军人才，中国粮油学会花生食品分会会长，中国食品科学技术学会植物基食品分会副理事长，Journal of Integrative Agriculture食品栏目执行主编、NPJ Science of Food编委、Foods客座主编。

长期从事粮油加工与营养健康领域科学研究，首次构建了花生加工适宜性评价技术，筛选出加工专用品种，解决了我国花生混收混用、产品品质差的瓶颈问题；颠覆了传统压榨技术与方法，建立了国内第一条花生低温制油与蛋白联产生产线，开发出高品质系列新产品，推动了花生加工业的高质量发展；在国际上首次提出高水分挤压过程中蛋白纤维结构形成的“分层叠变”新理论，创建了基于高水分挤压的植物基肉制品颠覆性加工技术，革新设计了智能化加工装备和可视化平台，引领了产业发展方向。主持“十三五”国家重点研发计划专项（基础研究类）、国家自然科学基金、863、公益性农业行业科研专项等国家项目40余项。以第一完成人获得2014年国家技术发明二等奖、2013和2019中华农业科技奖一等奖、2015年中华农业科技奖“优秀创新团队类”、2012年ICC最高学术奖、2014年中国专利优秀奖、2017年中国商业联合会科学技术奖特等奖、2019年中国农业农村十大新装备，主笔撰写的《关于大力发展新疆花生产业夯实新疆长治久安基础的建议》、《关于“大力推动我国花生产业高质量发展”的建议》分别得到中共中央领导和国务院领导的批示。授权发明专利100余项（其中国际专利12项），软件著作权12项，制修订国家和行业标准10项，出版著作13部（英文专著3部），发表学术论文340余篇，其中SCI 论文130篇、IF>10；论文35篇，IF>15论文2篇，ESI全球前1%高被引论文4篇，F5000高被引论文1篇，被引近3000次，培养硕博研究生、博士后及外国留学生120多人。

石爱民，研究员，硕士生导师，全国粮食行业青年拔尖人才、入选中国科协青年人才托举工程，中国粮油学会粮油营养分会理事，国际学术期刊《Frontiers in Nutrition》副主编、《Journal of Integrative Agriculture》青年编委、《Foods》编委，以及多个国际期刊审稿人，国家自然科学基金、北京市自然科学基金同行评议专家。

长期从事植物蛋白等食品大分子胶体科学与技术研究工作，在植物蛋白修饰改性、植物蛋白基Pickering乳液构建、活性成分控释与递送领域取得了创新性成果。先后主持国家自然科学基金面上/青年、十三五国家重点研发计划项目子课题、新疆自治区重点研发专项课题、中国农科院青年创新专项等项目课题10余项；牵头负责横向项目6项。研究成果曾被选为“十三五”国家科技创新成就展参展成果，获2018年中国粮油学会第一届青年科技奖1项（第1）、2019年神农中华农业科技一等奖1项（第3）、2017年全国商业联合会科学技术特等奖1项（第2）。发表学术论文100余篇，其中第一作者和通讯作者在Angewandte Chemie（IF:15.336）、Redox Biology（IF:11.799）、Critical Reviews in Food Science and Nutrition（IF:11.176）等期刊发表SCI论文30余篇，JCR一区22篇、IF>10论文14篇、ESI全球前1%高被引论文3篇、封面论文2篇，总引用超过2300余次，h指数25；副主编著作2部，参编英文著作3部；授权国际专利7项、国家发明专利34项；制订农业行业标准2项。

第一作者简介：

吴超，中国农业科学院农产品加工研究所与河北农业大学食品科技学院联合培养2021级硕士研究生，连续两年获得一等奖学金，课题为植物蛋白基颗粒及其乳液3D打印特性研究。目前已发表学术论文6篇，其中以第一作者在Food Hydrocolloids（JCR 1区，IF：11.504）、Nanomaterials（JCR 1区，IF：5.719）、中国食品学报（中文EI）发表学术论文3篇。