華南理工大学の陳玲氏のチーム：米デンプンの微細構造、レオロジー、3Dプリント特性に対するステアリン酸の影響

出典: Food Research Private

2021年8月26日、華南理工大学食品科学工学学院のZipeng Liu氏（筆頭著者）、Chen Ling氏*（対応著者）、Bo Zheng氏*（共同対応著者）らは、高分子科学第一領域の最高誌であるInternational Journal of Biological Macromolecules（IF: 6.953）に「ステアリン酸が米デンプンの微細構造、レオロジー、3Dプリント特性に与える影響」と題するオンライン研究論文を発表しました。

他の食品 3D 印刷技術と比較して、熱押し出し 3D 印刷 (HE-3DP) は比較的幅広い用途があります。 HE-3DP の場合、装置の加熱部品とせん断ノズルは、デンプンと脂質の相互作用を促進するのに十分な条件を満たしています。しかし、HE-3DP 環境での脂質の添加が、印刷性能にとって極めて重要なデンプンのレオロジー特性にどのような影響を与えるかについては、関連する研究は報告されていません。

本論文では、HE-3DP プロセス中の米澱粉ペーストの構造的変化、レオロジー特性、印刷性に対するステアリン酸 (SA) の効果を研究し、印刷性との関係を明らかにして、HE-3DP による澱粉ベースの食品の調製における脂質の応用に有効な情報を提供します。

グラフィックアブストラクト
実績紹介<br /> 本論文では、研究者らは温度制御食品3Dプリンターを使用して、熱間押し出し3D印刷（HE-3DP）中にステアリン酸（SA）（2.5〜10.0％）を添加することが米澱粉ペーストの微細構造、レオロジー挙動、印刷性に及ぼす影響を研究し、可能な動作モデルを確立しました。

3D プリントのプロセス中にステアリン酸 (SA) を添加すると、結晶構造の形成が誘発され、デンプンの分子運動挙動が変化し、新しい島構造が形成されます。脂質添加量が 7.5% 未満の場合、デンプンステアリン酸ペースト (SSAP) は、より高い剛性と貯蔵弾性率 (G′) を備えた秩序だったネットワーク構造を形成でき、機械的強度と印刷層数が向上します。しかし、SA添加量が10％に達すると、ネットワーク構造が弱くなり粘度が低下するため、印刷層数が減少します。粘度が低下すると、ノズルから大量のSSAPインクが流出し、線幅が太くなり、印刷精度に影響します。したがって、剛性と粘度の適切なバランスを見つけることが重要です。

全体として、この研究は、熱押し出し 3D 印刷 (HE-3DP) を使用したデンプンベースの食品の製造における脂質の応用に関する重要な情報を提供します。
図 1. デンプン-ステアリン酸ペーストのレオロジー特性。 (a、定常せん断曲線、b、ひずみスイープ曲線、c、周波数スイープ曲線、d、交番ひずみスイープ曲線)
図2. 熱間押し出し3Dプリント（HE-3DP）における動作モデルの概略図。
専門家プロフィール<br /> 陳玲陳玲は、博士号を持ち、教授、修士課程の指導教員、博士課程の指導教員を務めており、現在は華南理工大学の「教育部澱粉および植物タンパク質工学研究センター」副所長、広東省天然物グリーン加工および製品安全重点実験室」副所長、広東省教育庁の「広東省総合大学農産物資源グリーン加工重点実験室」副所長、教育部直属の軽化学研究所副所長、中国穀物油協会トウモロコシ深加工支部副会長、広東省生物物理学会事務局長を務めています。また、広東省帰国華僑連合会の会員でもあります。彼は長年にわたり、デンプンの機能改質と栄養機能調節の分野で科学研究に取り組んでおり、デンプンの機能改質と栄養機能調節の最先端の探索研究、デンプンベースの標的制御放出キャリア材料の設計、機能因子標的制御放出送達システムの構築、デンプン分子の多層構造と栄養機能の関係と影響メカニズムに重点を置いています。過去5年間、当社は常に澱粉科学技術の国際最前線に追いつき、農産物加工産業における国内の主要なニーズをターゲットにしてきました。国家自然科学基金・広東省共同基金重点プロジェクト、国家自然科学基金プロジェクト、国家「863」科学技術計画プロジェクト、広東省自然科学基金チームプロジェクト、広東省「燕帆計画」革新的起業家チーム導入など、10以上の国家および省（部）レベルの科学技術プロジェクトを相次いで主宰してきました。関連する研究成果は、80本以上のSCI索引論文と60本以上のEI索引論文に掲載されており、2冊のモノグラフの出版にも携わっています。同社は国家発明特許34件、実用新案特許6件を取得しており、科学技術成果2件が教育部から評価されています。これらの科学研究成果は国内外の同業者から広く認められており、中国食品科学技術学会科学技術革新・技術進歩賞2等賞（2016年）、中国軽工業連合会科学技術進歩賞3等賞（2015年）、中国総商会科学技術進歩賞2等賞（2015年）、世界知的所有権機関第38回ジュネーブ国際発明博覧会金メダル、第11回中国特許優秀賞、広東省特許優秀賞、中国華僑貢献賞、広東省帰国華僑連合会科学技術革新貢献賞を相次いで受賞しています。

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