基于同轴3D食品打印的双层水凝胶-乳液凝胶体系提升槲皮素稳定性与生物可及性研究

【编辑推荐】本研究针对槲皮素(Quercetin)稳定性差、生物利用度低的问题，创新性采用同轴3D打印技术构建双层水凝胶-乳液凝胶(EG)封装系统，通过调节核心喷嘴直径(0.5-0.9 mm)优化核壳比例，使槲皮素保留率达84.60%(12天)，生物可及性提升31%(19.59% vs 14.96%)，为功能性食品开发提供新策略。

　　

随着健康消费升级，功能性食品需兼顾视觉吸引力与营养功效，但槲皮素(Quercetin)等生物活性成分存在水溶性差、易降解等问题。传统乳液封装虽能隔离水氧，却难以实现精准造型。江南大学食品科学与技术国家重点实验室（National First-Class Discipline Program of Food Science and Technology）的研究团队创新采用同轴3D打印技术，以淀粉-明胶水凝胶为壳、槲皮素乳液凝胶(EG)为核，通过调节核心喷嘴直径(0.5/0.7/0.9 mm)构建核壳结构，相关成果发表于《Innovative Food Science》。

研究团队通过流变学测试筛选墨水材料，采用动态光散射分析乳液粒径，结合体外模拟消化模型评估生物可及性。核心实验技术包括：同轴3D打印参数优化、核壳结构显微CT表征、槲皮素HPLC定量分析及质地剖面分析(TPA)。

【材料与方法】
使用玉米淀粉(直链淀粉23.58%)和明胶制备壳层墨水，槲皮素EG(含大豆蛋白-果胶复合乳化剂)作为核心墨水。流变学显示壳层墨水储能模量(G')显著高于核心墨水，赋予打印结构抗变形能力。

【结果与讨论】

1. 流变特性：壳层墨水G'值达核心墨水的10倍，确保打印结构完整性。0.7 mm核心喷嘴样品在12天储存后槲皮素保留率最高(84.60%)。
2. 结构表征：显微CT证实所有核壳比均形成完整封装，0.7 mm组呈现最优质地特性(硬度/弹性平衡)。
3. 生物可及性：同轴打印样品槲皮素生物可及性(19.59%)显著高于单喷嘴EG样品(14.96%, p<0.05)，核壳结构延缓胃酸降解并促进肠道释放。

该研究突破传统封装技术造型局限，通过可调核壳比实现活性成分精准控释。0.7 mm核心喷嘴被证实为最优参数，其构建的"刚壳柔核"结构兼具机械强度与活性保护功能。研究为个性化营养食品开发提供新技术路径，尤其在特殊医学用途食品领域具有应用潜力。需注意该技术对墨水粘弹性的严苛要求，未来可结合4D打印实现环境响应性释放。