食品兼容性打印材料对3D粘结剂喷射产品特性的影响研究

这篇研究通过系统分析蔗糖、乳清蛋白分离物(WPI)和羧甲基纤维素(CMC)三种食品粉末与四种粘合剂(含水/乙醇/黄原胶/Tween 20)的组合，揭示了粉末粒径密度与粘合剂选择对3D打印食品表面形态和机械性能的差异化影响，为定制化食品开发提供了材料科学依据。

　　

Highlight

本研究重点探究了三种代表性食品粉末（蔗糖、乳清蛋白分离物WPI和羧甲基纤维素CMC）与四种可食用粘合剂（含水分、乙醇、黄原胶和Tween 20）组合时，其物理化学特性对3D粘结剂喷射打印产品性能的动态影响范围。

Materials

食品级蔗糖和黄原胶粉末采购自墨尔本食品仓库，羧甲基纤维素(CMC)来自Roberts Edible Craft，纯度90%的乳清蛋白分离物(WPI)由Bulk Nutrients提供。粘合剂含分析级Tween 20和绝对乙醇（Sigma Aldrich），所有溶液均采用Milli-Q超纯水配制。

Chemical composition of powders

如表2所示，三种粉末具有显著差异的近似组成：蔗糖(P1)含99.3%二糖，WPI(P2)含90%蛋白质，CMC(P3)含90%多糖。水分含量差异显著（0.7%-9.2%），仅含微量脂质和钠。虽然均为高纯度材料，但其化学性质的差异直接影响了与粘合剂的相互作用机制。

Conclusions

与既往研究一致，蔗糖和CMC打印样品表现出优异的表面形态和机械性能，而WPI制品因干燥后膨胀导致表面粗糙度增加、硬度和韧性降低。值得注意的是，蔗糖在与水性粘合剂作用时不会像CMC那样发生溶胀，这种特性差异为特定功能食品的开发提供了关键材料选择依据。