一种适于3d打印的人造海鲜鱼糜复配材料、其制备方法及应用
阅读说明：本技术 一种适于3d打印的人造海鲜鱼糜复配材料、其制备方法及应用 (Artificial seafood surimi compound material suitable for 3D printing, and preparation method and application thereof ) 是由 吴金鸿 施依 涂兰兰 赵智睿 罗傲天 李文辰 袁承志 李向红 汪少芸 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料、其制备方法及应用,具体涉及3D打印食品制作领域,以重量份数计,该3D打印材料包括如下成分：白鲢鱼糜75-85份；抗冻肽1-2份；改性豌豆蛋白2-5份；微晶纤维素1-3份；盐1-3份；水10-20份。所述方法以冷冻白鲢鱼糜为主要原料,经过解冻、混合、擂溃等步骤得到能够用于3D打印的鱼糜材料。本发明的复配鱼糜凝胶体系在有效提高鱼糜3D打印成型精度及稳定性的同时,也具有高蒸煮稳定性。(The invention discloses an artificial seafood surimi compound material suitable for 3D printing, a preparation method and application thereof, and particularly relates to the field of 3D printed food preparation, wherein the 3D printed material comprises the following components in parts by weight: 75-85 parts of silver carp surimi; 1-2 parts of antifreeze peptide; 2-5 parts of modified pea protein; 1-3 parts of microcrystalline cellulose; 1-3 parts of salt; 10-20 parts of water. The method takes frozen silver carp surimi as a main raw material, and the surimi material capable of being used for 3D printing is obtained through the steps of unfreezing, mixing, kneading and the like. The compound minced fillet gel system provided by the invention has the advantages that the 3D printing forming precision and stability of minced fillet are effectively improved, and meanwhile, the compound minced fillet gel system also has high cooking stability.)
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体地，本发明涉及适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料，本发明还涉及所述鱼糜复配材料的制备方法及利用所述鱼糜复配材料进行3D打印的人造海鲜方法。
背景技术
人造食品(又叫仿生模似食品)，即用科学手段把普通食物模似成贵重、珍稀食物。仿生模拟食品，不是以化学原料聚合而成的，它是根据所仿生天然食品所含的营养成份，选取含有同类成份的普通食物做原料，制成各种各样的结构与营养成分相近的仿生模似食品。
3D打印是一种快速成型技术，其传统打印方法主要以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。近年来，3D打印食品逐渐引起关注，成为研究热点。3D打印技术具有传统食品加工业从未有过的高度加工灵活性，可满足消费者对食品式样的个性化需求；可快速制作食物，节约大量的人力、物力且不受空间及器具的限制。
鲢鱼是我国产量最高的大型淡水鱼之一，其易饲养、成长快、成本低，但由于肉薄刺多，风味不够理想故价格较低。鱼糜类制品是典型的“三高一低”食品，具有低热量、低脂肪、低胆固醇、高蛋白的特点，是一种非常理想的食品，具有相当广阔的发展前景。然而我国目前多以销售中低档冷冻鱼糜制品为主，加工层次较低，且冷冻鱼糜冻藏过程中容易冷冻变性，降低鱼糜制品的粘弹性、持水性等质构特性。由于鱼糜原料组成特性导致其造型难，原料难以重组形成可线性打印的塑性材料，且加工后造型的持久性能和稳定性较差，致使产品质量低于传统成型方法，从而制约了其在3D打印食品领域的发展。
发明内容
因此，本发明目的在于提供一种用于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料，通过应用改性豌豆蛋白、微晶纤维素和抗冻肽对调控鱼糜凝胶网络结构的特殊作用原理，创造性地开发了用改性豌豆蛋白、微晶纤维素和抗冻肽的多种品质改良剂的复配应用并结合打印稳定性和成型性优化其应用具体工艺条件，开发出了一种可适合3D打印人造海鲜成型的需求的鱼糜基3D打印食材新材料。本发明提供的3D打印材料具体良好挤出性、粘弹性和成型打印稳定性，可以满足3D打印造型食品成型的需求，具有产品外观形态丰富、营养价值高的优点。述方法以冷冻白鲢鱼糜为主要原料，经过解冻、混合、擂溃等步骤得到能够用于3D打印的鱼糜材料。本发明的复配鱼糜凝胶体系在有效提高鱼糜3D打印成型精度及稳定性的同时，也具有高蒸煮稳定性
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料，包括下述组份：白鲢鱼糜，抗冻肽，改性豌豆蛋白，微晶纤维素，盐，水。
优选地，所述适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料包括下述重量份的组分：
白鲢鱼糜75-85份；
抗冻肽1-2份；
改性豌豆蛋白2-5份；
微晶纤维素1-3份；
盐1-3份；
水10-20份。
进一步优选地，所述适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料包括下述重量份的组分：包括以下重量份数组份：
白鲢鱼糜80份；
抗冻肽1份；
改性豌豆蛋白2.5份；
盐1.5份；
微晶纤维素1.5份；
水18份。
一种所述适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料的制备方法，包括以下步骤：
S11、将豌豆蛋白配制成溶液，经160MPa压力循环动态微射流均质3次后冻干，即得改性豌豆蛋白；
S12、将含有抗冻肽的冷冻白鲢鱼糜置于4℃冰箱内解冻；
S13、在0-10℃下，将解冻后的鱼糜、改性豌豆蛋白、微晶纤维素、盐和冰水混合斩拌，即得适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料。
一种所述适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料进行3D打印食品的方法，包括如下打印步骤：
S21、将3D打印材料加入到3D打印机的胶囊中，并在3D打印设备程序中预先设计或选择好产品打印结构模型与打印程序步骤；
S22、启动打印程序，3D打印设备根据预设的产品结构模型分层信息，将3D打印材料按层叠式打印方式挤出于工作平台上，在软件系统3D模型的控制下，通过胶囊温度和打印速度的控制，通过挤压喷头将物料挤出并堆叠成三维实体结构，从而制造出3D打印成品；
S23、通过加热、蒸煮等工艺加工，将打印产品熟化，得到3D打印鱼糕类成品。
上述方法制备得到的人造海鲜。
与现有技术相比，本发明具有下述有益效果：
本发明提供的3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料，以白鲢鱼糜作为主要原料，通过添加抗冻肽，提高了冷冻鱼糜的加工性能，有利于我国淡水鱼资源的开发。进一步地，本发明通过改性豌豆蛋白和微晶纤维素的添加，改性豌豆蛋白与鱼糜蛋白相互作用，可以有效改善鱼糜凝胶网络结构，可有效改善鱼糜的凝胶强度，使其强度达到2401.81±16.37g×mm，相对于现有的市售鱼胶强度(鱼糜凝胶强度：1500.23±8.48g×mm)，提升近60％，完美解决了淡水鱼凝胶强度弱，易凝胶劣化的缺点；可提高鱼糜材料剪切稀化特性，使其在打印过程中更易出料，有效提高3D打印成型精度。
此外，本发明将改性豌豆蛋白颗粒和微晶纤维素作为填充剂，嵌合在鱼糜凝胶网络中作为支撑，从而可有效防止3D打印鱼糜凝胶产品在放置过程中发生塌陷及蒸煮后发生变形。
本发明采用了胶囊式挤压加工方式避免了传统线性3D打印材料对材料塑性的限制，使得食品原料通过处理后在材料流动性和挤压性适当调配控制下，可以根据3D打印需求快速成型，满足不同产品外观形态、口感风味和营养的需求，尤其适合挑食的儿童和具有咀嚼和吞咽困难、需要补充营养的老人食用。
3D打印用改性豌豆蛋白-冷冻鱼糜复配材料的开发，代替了传统巧克力、面团等食品3D打印材质，同时赋予产品更多的营养与功能保健效果，如高蛋白质营养，高膳食纤维等。
众所周知豌豆蛋白是一种价格低廉、低致敏性的全价蛋白，营养价值丰富。本发明的发明人发现使用豌豆蛋白部分替代肌原纤维蛋白制备鱼糜凝胶，可增强鱼糜凝胶强度，且由于豌豆蛋白的添加使得鱼糜凝胶更为健康。但市售豌豆蛋白溶解性较差，使得其相关功能性质(如乳化性、起泡性、持水性、持油性等)降低，不利于直接与鱼糜材料进行复配添加。为了解决该问题，本发明的发明人通过大量的实验和理论研究，创造性的发现通过高压微射流均质技术对豌豆蛋白进行改性，增强其溶解性、乳化性、持水持油性，更有利于豌豆蛋白嵌合到鱼糜凝胶网络中作为支撑，可有效防止3D打印鱼糜凝胶产品发生塌陷及蒸煮后发生变形。
为了进一步优化鱼糜的凝胶性能，本发明的发明人还添加了微晶纤维素，微晶纤维素的添加不仅可提高冷冻食品的发泡稳定性和乳化性，还可以有效的防止冰晶的长大，使得冷冻食品具有细滑绵软的口感。在鱼糜中加入微晶纤维素不仅可以作为脂肪替代物降低食物热量、提高鱼糜冻藏过程中的稳定性，还能使鱼糜具有更好的滑润性，使其更易被挤出。由于微晶纤维素还能有效提高产品的稳定性，使鱼糜经过蒸煮后仍能保持其质量。
因此本发明的复配鱼糜凝胶体系在有效提高鱼糜3D打印成型精度及稳定性的同时，也具有高蒸煮稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1制备的八爪鱼仿生制品；
图2为本发明提供的鱼糜复配材料的制备及3D打印过程流程图；
图3为3D打印鱼糜改性材料135倍SEM电镜图；
图43D打印鱼糜改性材料2000倍SEM电镜图；
图5为天然鱼糜140倍SEM电镜图；
图6为天然鱼糜2000倍SEM电镜图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料，包括下述组份：白鲢鱼糜，抗冻肽，改性豌豆蛋白，微晶纤维素，盐，水。
优选地，所述适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料包括下述重量份的组分：
白鲢鱼糜75-85份；
抗冻肽1-2份；
改性豌豆蛋白2-5份；
微晶纤维素1-3份；
盐1-3份；
水10-20份。
进一步优选地，所述适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料包括下述重量份的组分：包括以下重量份数组份：
白鲢鱼糜80份；
抗冻肽1份；
改性豌豆蛋白2.5份；
盐1.5份；
微晶纤维素1.5份；
水18份。
所述适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料的制备方法，包括以下步骤：
S11、用纯水将豌豆蛋白配制成10％的溶液，置于高压微射流均质机中160MPa压力下循环均质3次后冻干，即得改性豌豆蛋白。
S12、将含有抗冻肽的冷冻白鲢鱼糜置于4℃冰箱内解冻；
S13、在0-10℃下，将解冻后的鱼糜、改性豌豆蛋白、微晶纤维素、盐和冰水混合斩拌，即得适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料。
一种所述适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料进行3D打印食品的方法，包括如下打印步骤：
S21、将3D打印材料加入到3D打印机的胶囊中，并在3D打印设备程序中预先设计或选择好产品打印结构模型与打印程序步骤；
S22、启动打印程序，3D打印设备根据预设的产品结构模型分层信息，将3D打印材料按层叠式打印方式挤出于工作平台上，在软件系统3D模型的控制下，通过胶囊温度和打印速度的控制，通过挤压喷头将物料挤出并堆叠成三维实体结构，从而制造出3D打印成品；
S23、通过加热、蒸煮等工艺加工，将打印产品熟化，得到3D打印鱼糕类成品。
本发明有效拓展了鱼糜的应用范围和适合食品类3D打印材料的来源，具有如下优点：1、通过改性豌豆蛋白、微晶纤维素和抗冻肽的添加，可有效改善鱼糜的凝胶强度，克服了淡水鱼凝胶强度弱，易凝胶劣化的缺点；可提高鱼糜材料剪切稀化特性，使其在打印过程中更易出料，有效提高3D打印成型精度；改性豌豆蛋白颗粒还可作为填充剂，嵌合在鱼糜凝胶网络中作为支撑，可有效防止3D打印鱼糜凝胶产品在放置过程中发生塌陷及蒸煮后发生变形；抗冻肽添加可有效改善冻藏后鱼糜加工性能，有助于鱼糜制品成型后保存较好的网络结构。2、豌豆蛋白富含必需氨基酸，且相较于大豆蛋白，其低致敏性低，营养价值更高，将豌豆蛋白改性后与鱼糜复配可丰富原料体系的营养物质。3、微晶纤维素可作为高温稳定剂、非营养性填充剂、保形剂，且其不被人体消化吸收，可促进肠道蠕动是一种理想的低能量食品添加剂。4、改性豌豆蛋白-鱼糜复配3D打印材料的开发，代替了传统巧克力、面团等食品3D打印材质，赋予产品更多的营养与功能保健效果，是开发营养健康3D打印食品的一种新颖配方食材。
针对上述问题，本发明通过改性豌豆蛋白和微晶纤维素的添加，提高鱼糜材料剪切稀化特性，使其在打印过程中更易出料，有效提高3D打印成型精度，同时改性豌豆蛋白颗粒还可作为填充剂，嵌合在鱼糜凝胶网络中作为支撑，可有效防止3D打印鱼糜凝胶产品在放置过程中发生塌陷及蒸煮后发生变形。
同时，豌豆蛋白富含必需氨基酸，且相较于大豆蛋白，其低致敏性低，营养价值更高，通过本发明采用均质改性技术，使其可以与鱼糜蛋白复合形成可打印的材料；微晶纤维素可作为高温稳定剂、非营养性填充剂、保形剂，且其不被人体消化吸收，可促进肠道蠕动，有益于调节肠道健康。本发明在改善鱼糜质构特性的同时，还丰富了原料体系中的营养成分，最终开发出营养丰富且加工后结构稳定的食品3D打印材料。
本发明专利提出了抗冻肽在冷冻鱼糜中加工应用可以改善冷冻鱼糜冻藏后加工应用品质。
鱼糜蛋白变性和未折叠蛋白结构的聚集使鱼糜具有凝胶特性，可作为3D食品打印材料，能够为传统的鱼糜制品加工开辟一条新的道路，推动鱼糜加工行业的发展。
本发明提供下述实施例：
实施例1：
一种3D打印用改性豌豆蛋白-冷冻鱼糜复配材料，其由以下重量份数的原料组成：白鲢鱼糜80份；抗冻肽1份；改性豌豆蛋白2.5份；盐1.5份；微晶纤维素1.5份；水18份。
如图3所示，该适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料的生产方法包括以下工艺步骤：
(1)用纯水将豌豆蛋白配制成10％的溶液，于高压微射流均质机中160MPa压力下室温条件下循环均质3次对豌豆蛋白进行功能改性，然后冻干，即得改性豌豆蛋白；
(2)将含抗冻肽的冷冻白鲢鱼糜置于4℃冰箱内解冻；
(3)在0～10℃下，将解冻后的鱼糜、改性豌豆蛋白、微晶纤维素、盐和冰水混合斩拌，即成适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料；
(4)将材料加入到3D打印机的胶囊中；
(5)开启3D打印程序，3D打印机根据预设的模型分层信息将3D打印材料挤出于工作平台上，从而堆叠三维实体食物。
(6)将打印产品置于蒸锅，蒸煮10分钟，即为3D打印成品，见图1。
实施例2：
本实施例提供适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料，其由以下重量份数的原料组成：白鲢鱼糜85份；抗冻肽2份；改性豌豆蛋白3份；盐2份；微晶纤维素1份；水15份。
该适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料的生产方法包括以下工艺步骤：
(1)用纯水将豌豆蛋白配制成10％的溶液，置于高压微射流均质机中160MPa压力下循环均质3次后冻干；
(2)将含抗冻肽的冷冻白鲢鱼糜置于4℃冰箱内解冻；
(3)在0～10℃下，将解冻后的鱼糜、改性豌豆蛋白、微晶纤维素、盐和冰水混合斩拌，即成适于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料；
(4)将材料加入到3D打印机的胶囊中；
(5)开启3D打印程序，3D打印机根据预设的模型分层信息将3D打印材料挤出于工作平台上，从而堆叠三维实体食物。
(6)将打印产品置于蒸锅，蒸煮10分钟，即为3D打印成品，见图2。
图3和图4为本发明制备得到的用于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料的SEM电镜扫描图，图5和图6为市售鱼糜复配材料SEM电镜扫描图；从图3和图4可以看出，本发明制备的用于3D打印的人造海鲜鱼糜复配材料中，与市售天然鱼糜材料相比，由于改性材料填充到改性的豌豆蛋白网络结构孔隙结构中，相对空洞更小，网络结构更加致密。
本发明有效拓展了鱼糜的应用范围和适合食品类3D打印材料的来源，具有如下优点：1、通过改性豌豆蛋白、微晶纤维素和抗冻肽的添加，可有效改善鱼糜的凝胶强度，克服了淡水鱼凝胶强度弱，易凝胶劣化的缺点；可提高鱼糜材料剪切稀化特性，使其在打印过程中更易出料，有效提高3D打印成型精度；改性豌豆蛋白颗粒还可作为填充剂，嵌合在鱼糜凝胶网络中作为支撑，可有效防止3D打印鱼糜凝胶产品在放置过程中发生塌陷及蒸煮后发生变形；抗冻肽添加可有效改善冻藏后鱼糜加工性能，有助于鱼糜制品成型后保存较好的网络结构。2、豌豆蛋白富含必需氨基酸，且相较于大豆蛋白，其低致敏性低，营养价值更高，将豌豆蛋白改性后与鱼糜复配可丰富原料体系的营养物质。3、微晶纤维素可作为高温稳定剂、非营养性填充剂、保形剂，且其不被人体消化吸收，可促进肠道蠕动是一种理想的低能量食品添加剂。4、改性豌豆蛋白-鱼糜复配3D打印材料的开发，代替了传统巧克力、面团等食品3D打印材质，赋予产品更多的营养与功能保健效果，是开发营养健康3D打印食品的一种新颖配方食材。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
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