南京農業大学は、応答曲面法と遺伝的アルゴリズムを使用して鶏肉の3Dプリントを最適化します：3Dプリント鶏肉製品の実現可能性調査

出典: Food Research Private

2021年10月23日、南京農業大学教育部食肉加工・品質管理重点実験室の楊耿漢氏（筆頭著者）、徐星蓮氏（対応著者）らは、農林科学分野のトップジャーナルであるLWT-食品科学技術（IF：4.952）に「応答曲面法と遺伝的アルゴリズムによる鶏肉の3Dプリントの最適化：3Dプリント鶏肉製品の実現可能性研究」と題するオンライン研究論文を発表しました。
本研究では、鶏肉の3Dプリントを実現するために、応答曲面法遺伝的アルゴリズム（RSM-GA）を使用して、複雑な要因（ノズル径、ワイヤ押し出し径、ノズル温度、NaCl添加）が3Dプリントの成形精度に与える影響をシミュレートしました。次に、RSM-GA によって最適化された最適条件下で 3D プリントされた鶏肉製品を準備し、その調理の実現可能性を研究して、商業的応用価値を調査しました。肉の 3D プリントに関する文献は多数ありますが、3D プリントされた鶏肉製品と型成形 (MS) された鶏肉製品の違いを研究した人はいません。そこで本研究では、調理性能、食感特性、水分状態と分布、微細構造の観点から、3Dプリント製品とMS製品の違いを比較しました。

ハイライト
[1] 鶏肉を食品3Dプリントの原料として使用する。
[2] RSM-GAは鶏の3Dプリントパラメータを最適化するために使用されました。
[3] 最適化された配合により、押し出しとサポートのバランスが実現します。
[4] 3Dプリント製品と成形製品は調理後に同様の食感を示す。

実績紹介<br /> 研究者らは、応答曲面法（RSM）と遺伝的アルゴリズム（GA）を使用して、鶏の3Dプリントのプロセスパラメータを最適化しました。印刷結果によると、ノズル径が1.3mm、ワイヤ径が9.8mm、ノズル温度が28.0℃、NaCl添加量が2.5％のときに、3Dプリントの成形精度が最高でした。
レオロジーおよびゲル強度の結果から、NaCl 処理した鶏ミンチはせん断減粘挙動と十分なゲル強度 (>99.85 g·mm) を示し、鶏ミンチがノズルからスムーズに押し出され、堆積後に支持構造とバランスが取れていることが示されました。一方、3Dプリント製品を蒸し焼きや煮沸加工する可能性については、金型成形（MS）製品と比較することで検討しました。最適化された条件下では、調理された 3D プリントサンプルは MS サンプルと同様の食感特性を示しましたが、調理による損失は深刻でした。

核磁気共鳴（NMR）と走査型電子顕微鏡（SEM）の結果によると、3Dプリントのせん断効果により、チキンゲル内の水分が徐々に自由水に変換されて失われ、タンパク質の相対濃度が上昇することが分かりました。そのため、調理後により緻密で均一なゲルネットワーク構造が形成されました。

要約すると、最適な 3D 印刷プロセス条件を使用して得られた製品は、優れた幾何学的形状と一定の調理可能性を備えています。これは、鶏肉製品における 3D プリントの応用におけるギャップを埋め、将来の新しいタイプの食品の製造のための理論的基礎を提供します。

△調理前と調理後の3Dプリントサンプルの展示。
専門家プロフィール徐興怡徐興怡は、南京農業大学の教授および博士課程の指導者であり、食品科学技術学院の学部長、および国家肉質および安全管理工学技術研究センターの副所長です。彼は長年にわたり、食肉加工と品質管理の分野で教育、科学研究、社会奉仕に携わってきました。中国国家自然科学基金、国家科学技術部「第11次5カ年計画」支援計画プロジェクト、第13次5カ年計画重点研究開発計画プロジェクト、「863」ハイテク重点プロジェクト、国家現代農業産業技術システム特別プロジェクト、江蘇省農業科学技術自主革新重点プロジェクトなど、20以上の国家、省、省レベルのプロジェクトを主宰。国家、省、省、業界の科学技術功績賞を10回以上受賞。そのうち、「冷蔵肉品質管理の重要技術と設備の革新と応用」は国家科学技術進歩賞2等賞（第3位）を受賞し、国家発明特許を10件取得。SCI収録論文136本を含む250本以上の論文を発表。「食品原料」「肉科学」「冷蔵家禽加工技術」など6冊の教科書やモノグラフを編集または共同編集。 2009年、国家ブロイラー産業技術システムのポスト科学者に選ばれ、加工研究室長を務めた。2011年、江蘇省「333高級人材育成プロジェクト」第2級育成対象者に選ばれた。2016年、江蘇省の顕著な貢献をした青年中年専門家の名誉称号を授与された。彼は中国動物製品加工研究協会の執行副会長も務めている。
オリジナルリンク
https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112693

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