迈向可持续的生物智能食品设计：通过3D食品打印技术，以杏籽油油凝胶和双凝胶为例，探索植物基材料的潜在应用价值

《Frontiers in Sustainable Food Systems》：Towards sustainable biointelligent food design: structuring potential of plant-based materials exemplified using apricot seed oil oleogels and bigels through 3D food printing

本研究利用杏仁核油制备oleogels和bigels材料系统，通过3D打印技术评估其作为反式脂肪替代品的可行性与性能。通过调整油与凝胶剂比例，发现低油浓度下材料具有更好的打印稳定性和机械性能，且杏仁核油制成的材料硬度低于太阳花油，但打印精度较高。可持续性分析表明，该技术可提升生物质利用率，但需优化工艺参数和评估全生命周期影响。

　　在当今社会，随着人们对健康饮食和可持续发展的关注日益增加，食品添加剂制造技术正经历着一场深刻的变革。其中，生物智能（Biointelligence）概念的引入为食品设计和制造带来了新的视角，使人们能够通过逆向工程和系统优化，重新审视食品的组成与结构。特别是，在减少反式脂肪和饱和脂肪的背景下，研究者们正在寻找更健康的替代品，以满足消费者对食品质量、口感和营养的需求。植物源性油脂，如杏仁油，因其丰富的抗氧化成分和多不饱和脂肪酸（PUFA）含量，正成为一种具有潜力的替代材料。然而，这些油脂在食品工业中的应用仍面临诸多挑战，包括其稳定性、功能性以及如何在3D打印过程中实现精准控制。

3D食品打印作为一种先进的食品制造技术，正在改变传统食品加工方式。它通过逐层沉积的方式，能够实现对食品结构的精确控制，从而创造出具有特定感官特性的食品。这种技术不仅适用于传统食品的再设计，还为新型食品结构的开发提供了可能性，尤其是在模拟肉类结构方面。3D打印技术可以将液态植物油转化为类似固体的结构，从而创造出既健康又符合市场需求的食品。同时，这种技术还允许对食品的纹理进行定制化设计，以满足不同人群的偏好，如老年人、运动员或特定饮食需求者。

杏仁油作为一种由食品加工副产品产生的资源，具有重要的可持续价值。它不仅在营养方面表现出色，还能够通过合理的配方设计，提高食品的整体质量。在本研究中，杏仁油被用于制造3D可打印的油凝胶（oleogels）和大胶（bigels），以评估其在食品制造中的应用潜力。研究发现，通过调整油与凝胶剂的比例，可以实现对食品结构和纹理的精准调控，从而满足不同的口感需求。此外，这种技术还可以通过减少对传统饱和脂肪和反式脂肪的依赖，降低食品的环境影响，为食品工业提供更可持续的解决方案。

在实际应用中，3D食品打印技术的性能受到多种因素的影响，包括材料的流变特性、打印参数的设置以及食品的结构设计。研究显示，不同油含量的材料系统在打印过程中表现出不同的行为，如高度和长度的变化、表面粗糙度以及结构稳定性。这些变化直接影响了最终食品的质量和外观。因此，为了确保打印结果的准确性，需要对材料的流变性能进行深入分析，并结合打印参数进行优化。同时，研究还指出，材料的稳定性与其油含量密切相关，高油含量的材料容易发生结构塌陷或流动，而低油含量的材料则表现出更好的打印性能和结构保持能力。

除了技术上的挑战，杏仁油作为食品添加剂的使用还涉及到食品工业的法规要求。食品中的凝胶剂必须符合食品安全标准，同时其浓度也需要在合理范围内，以确保最终产品的安全性和口感。此外，杏仁油与其他食品成分的相互作用也需要进一步研究，以确定其在不同食品体系中的适用性。例如，杏仁油在与淀粉或其他凝胶材料结合时，如何影响整体的结构和稳定性，以及如何通过调整配方来优化食品的口感和质地。

从食品工业的角度来看，3D打印技术的应用不仅限于单一的食品成分，还可以用于构建复杂的食品矩阵。这种矩阵可以包含多种成分，如蛋白质、碳水化合物和脂肪，以实现更全面的食品设计。杏仁油作为一种新型脂肪源，其在食品结构中的整合为食品工业提供了新的可能性。它不仅可以作为脂肪替代品，还可以用于构建更复杂的食品体系，以满足消费者对健康和营养的需求。

此外，杏仁油的利用还涉及到循环经济（circular bioeconomy）的概念。通过将食品加工副产品转化为有价值的食品成分，可以提高资源利用效率，减少浪费，并降低对环境的影响。这种做法不仅有助于食品工业的可持续发展，还可能为其他行业，如化妆品和保健品，提供新的原料来源。因此，杏仁油的利用不仅限于食品领域，还可能拓展到其他相关产业，形成更广泛的经济价值。

然而，要实现杏仁油在食品制造中的广泛应用，还需要解决一系列技术和经济问题。例如，如何在不影响食品口感和结构的前提下，提高材料的打印性能；如何优化配方设计，以确保材料的稳定性和功能性；以及如何在食品工业中推广这种新技术，使其成为主流的食品制造手段。这些问题需要通过进一步的研究和技术开发来解决。

总的来说，3D食品打印技术为食品工业带来了新的机遇和挑战。它不仅能够优化食品的结构和质地，还能够推动食品工业向更可持续的方向发展。杏仁油作为一种具有潜力的植物源性脂肪，其在3D食品打印中的应用为食品创新提供了新的方向。未来的研究应更加关注如何通过生物智能技术，将杏仁油等食品副产品转化为高质量的食品材料，以实现食品制造的绿色转型。同时，还需探索更多适用于食品打印的新型材料，以满足不断变化的市场需求和消费者偏好。