フェヌグリークガムと亜麻仁タンパク質をベースにした特殊な形状と機能性を備えた乳児用食品の 3D プリント

出典：サイエンス・プライベート

江南大学の張敏教授のチームは、国際誌「International Journal of Biological Macromolecules」（Q1、IF：8.2）に「フェヌグリークガムと亜麻仁タンパク質をベースにした特殊な形状と機能を持つ幼児用食品の3Dプリントの調査」と題する研究論文を発表しました。江南大学修士課程の学生であるNiu Dongle氏が筆頭著者であり、責任著者は江南大学食糧資源総合利用研究所のZhang Min教授である。
近年、嚥下障害食は、特に幼児、高齢者、障害を持つ患者にとって、ますます重要になってきています。一般的に、幼児向けの食品は見た目が魅力的である必要がありますが、飲み込みやすい食品のほとんどは、噛みやすく、飲み込んでも安全なピューレ食品または濃厚な液体として提供されています。これらの食品は見た目が魅力的ではなく、食べる人の食欲を刺激することが困難です。食品 3D プリントは、パーソナライズされたカスタマイズ、自動化、製品機能の向上などの大きな利点を備えた新興の食品製造技術です。そのため、食品 3D プリント技術は、このような食品の製造に非常に適しています。この研究では、食品3Dプリント技術によって製造されたトウモロコシ、亜麻仁タンパク質（FP）、フェヌグリークガム（FGG）から作られた乳児用食品は、魅力的な外観と幼児にとって優れた嚥下性能を備えています。配合されたインクのレオロジー特性、水分分布、フーリエ赤外線試験、質感および風味が特徴付けられました。さらに、各インク配合の 3D 印刷性能も評価されました。最後に、国際嚥下障害食品規格イニシアチブ (IDDSI) が提供する試験方法と基準を使用して、印刷された製品の嚥下性能が評価されました。

研究ハイライト

食品 3D プリントは、トウモロコシをベースとした幼児向けの飲み込みやすい食事の開発に使用されます。

フェヌグリークガムと亜麻仁タンパク質を使用して、印刷インクの印刷特性と嚥下特性を改善します。

0.8% のフェヌグリークガムと 5% の亜麻仁タンパク質を含むインクは、3D プリントされた飲み込みやすい食事の開発に最適です。

複雑なモデルの高精度印刷を実現します。

研究の結論 トウモロコシ粉を主成分とする 3D プリント食品の食感改質剤としての亜麻仁タンパク質 (FP) とフェヌグリークガム (FGG) の適合性を評価しました。

レオロジーの結果、適切な量の FP (5%、w/w) が印刷インクの粘度と硬度を効果的に低下させ、飲み込みやすい食事の開発に有益であることが示されました。

FGG は印刷インクシステムの自由水分含有量を制限しますが、FP は印刷インクの水分含有量が自由水から結合水および半結合水に移行することを促進します。

フーリエ変換赤外線試験の結果は、FP が印刷インクの水素結合強度を弱めるが、インクシステムの形成に非常に重要であることを示しています。

5% FPと0.8% FGGを含むインク配合は、IDDSIフレームワークのフォークプレス、フォークドリップ、スプーン傾斜実験で良好な成績を示し、レベル5の切りやすく、しっとりとした飲み込みやすい食品に分類できます。同時に、この配合インクは優れた印刷性能を備えており、幼児向けの高精度な特殊形状の飲み込みやすい食品の開発に適しています。

タンパク質は印刷製品に独特の風味を与えますが、FP 含有量が高い (20%、w/w) と、印刷インクの風味に悪影響を及ぼします。

しかし、この研究はハイドロコロイドとタンパク質が印刷インクに及ぼす個々の影響に焦点を当てたものであり、それらの相乗効果についてはさらに検討する必要がある。さらに、この研究は実験室規模の 3D プリンターを使用して行われ、将来の研究ではこのプロセスをパイロットおよび大規模な試験に拡大することが期待されています。

図1. 印刷インク調製の概略図

図2. 異なる配合の印刷インクの貯蔵弾性率G' (A)、損失弾性率G'' (B)、および複素弾性率G* (C)

図3. さまざまなインクサンプルの粘度（A）、tanδ（B）、振動応力分布（C）、降伏応力（D）

図4. 異なる配合の印刷インクサンプルのクリープ応答

図5. 異なる配合の印刷インクサンプルの水分分布、T2曲線（A）とT2ピーク面積率（B）

図6. 異なる配合の印刷インクサンプルのFTIRスペクトル

図7. 異なる配合で印刷されたサンプルのテクスチャ特性 (A) 硬度、(B) 接着性、(C) 接着力、(D) 凝集力

図8. (A) 異なるインク配合で3Dプリントしたサンプル。(B) 5% FPを含むインクを使用した特殊形状の3Dプリントサンプル（バラ、マヤのピラミッド、カメ、ハニカム、花、特別な家、てんとう虫、橋）

図9. 異なる配合で印刷されたサンプルの印刷サイズの偏差

図10. 異なる調合サンプルのIDDSIテスト（フォーク圧力テスト、フォーク落下テスト、スプーン傾斜テスト）

図11. 異なる印刷サンプルの風味の変化（A）；印刷サンプルの風味結果の主成分分析（B）

オリジナルリンク

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.127203

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