明胶调控板栗粉流变特性与3D打印性能的增强机制及功能因子递送应用研究

本文系统研究了明胶添加量对富含淀粉的板栗粉复合凝胶体系流变特性、质构特性及3D打印性能的增强作用。通过引入叶黄素/羟丙基-β-环糊精（lutein/HP-β-CD）包合物实现功能因子递送，证实明胶通过氢键和静电相互作用抑制直链淀粉溶出，提升凝胶强度、热稳定性及打印精度（G′、G″上升，tan δ下降），为开发含生物活性成分的个性化定制食品提供了新策略。

　　

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Materials

叶黄素/羟丙基-β-环糊精（lutein/HP-β-CD）包合物参照Zhang等的方法在实验室制备。板栗粉购自河南栗香山茶场，明胶（牛皮源，纯度99%，凝胶强度250 g Bloom）购自上海振浩生物有限公司。

Preparation of chestnut flour-gelatin composite gels

板栗粉与蒸馏水按1:5.5比例混合，添加1% (m/v) NaCl及不同质量分数（0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%）的明胶，90℃水浴搅拌30分钟形成均质凝胶。叶黄素/HP-β-CD包合物按板栗粉干重1%添加，搅拌冷却至25℃备用。

Pasting properties and amylose content of composite gels

淀粉的糊化过程通常涉及吸水膨胀、晶体结构从有序向无序转变、粘度上升及直链淀粉溶出。如表1所示，明胶的添加降低了复合凝胶体系的峰值粘度、谷值粘度、衰减值、回生值、最终粘度及直链淀粉溶出率。明胶附着于淀粉颗粒表面，通过抑制颗粒膨胀有效减少直链淀粉渗出，从而改变体系的糊化特性。

Discussion

明胶的添加显著改变了淀粉的糊化行为。糊化温度和峰值粘度受淀粉膨胀程度、水结合能力及直链淀粉渗出量的影响。明胶与板栗粉间的氢键和静电相互作用增强了凝胶网络强度，提高了热稳定性（G′、G″上升），同时降低表观粘度和tan δ值，优化了打印挤出性和结构支撑性。

Conclusion

本研究成功制备了适用于3D打印的板栗粉-明胶复合凝胶，并系统评价了明胶添加量对体系的影响。明胶未改变凝胶色泽，而叶黄素/HP-β-CD包合物赋予体系鲜艳颜色。所有样品均呈假塑性流体特性。明胶的添加降低了弱结合水含量、表观粘度和tan δ，同时提升了硬度、粘聚性、G′和G″。20%明胶添加量（CF-20%G）表现出最优打印精度与储存稳定性，为开发含生物活性成分的3D打印食品提供了理论依据和创新策略。