《Food Hydrocolloids》：The effects of walnut protein and its polyphenol conjugates on the rheological properties and printing characteristics of potato starch
编辑推荐：
•WPI增强了PS胶凝的黏弹性能和结构支撑。•与多酚偶联的WPI进一步调节了PS胶凝的流变行为。•在所有PS-WPI混合体系中，含30% WPI的PS表现出最佳的3D打印性能。•与PS-WPI相比，含WPI-EA0.4/WPI-QCN0.4的PS进一步提高了打印精度。•PS复
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WPI增强了PS胶凝的黏弹性能和结构支撑。
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与多酚偶联的WPI进一步调节了PS胶凝的流变行为。
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在所有PS-WPI混合体系中，含30% WPI的PS表现出最佳的3D打印性能。
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与PS-WPI相比，含WPI-EA0.4/WPI-QCN0.4的PS进一步提高了打印精度。
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PS复合胶凝的打印性能取决于其综合流变特性。
引言
三维（3D）食品打印作为一种新兴技术，在制备个性化、结构化和功能性食品方面展现出广阔前景，以支持定制化营养、复杂几何设计和按需生产（Y. Ma & Zhang, 2022）。挤出式3D打印是目前食品系统中应用最广泛的食品打印技术（Sun et al., 2018; Teng et al., 2022）。在此过程中，食品墨水的性能至关重要，墨水必须在挤出过程中表现出适当的流动性，同时在沉积后快速恢复结构以保持形状保真度（Gholamipour-Shirazi et al., 2019; Pérez et al., 2019）。食品墨水的可打印性由流变特性和结构特性的组合决定，包括粘度、屈服应力、剪切变稀行为、触变恢复、胶凝强度和内聚性（Outrequin et al., 2023）。淀粉基胶凝由于其来源广泛、安全性高、凝胶特性和可调节的质地而被广泛用作食品墨水（Cui et al., 2022; Rong et al., 2023）。特别是马铃薯淀粉（PS）因其有利的糊化和流变特性而备受关注（Cui et al., 2022; Z. Liu et al., 2020; F. Yang et al., 2018）。然而，天然PS胶凝通常不能提供足够的机械支撑，在沉积后表现出较差的尺寸稳定性和不可控的扩散，限制了其在挤出式打印中的直接应用（S. Ma et al., 2023; Wedamulla et al., 2023）。因此，有必要修改现有复合体系或开发新体系来调节PS胶凝网络和流变行为，从而生产出具有更好可打印性和结构完整性的淀粉基墨水（Cui et al., 2024）。
将蛋白质掺入淀粉胶凝中可以有效调节其特性（Zhang et al., 2025a）。植物蛋白质通常用于调节淀粉基体系的糊化行为、流变性能和网络结构。这种调节对于挤出式3D打印尤为重要，因为淀粉-蛋白质基食品墨水需要在挤出过程中的流动性和沉积后的结构稳定性之间取得平衡（Khalil et al., 2026）。其潜在机制通常与水分竞争、填料效应和分子间相互作用有关（Chuanxing et al., 2018; Donmez et al., 2021）。核桃蛋白分离物（WPI）来源于核桃粕，是核桃油加工的副产品，是一种富含必需氨基酸且具有技术功能潜力的植物蛋白来源（Li et al., 2023; Mao & Hua, 2012）。将WPI掺入PS胶凝中可以调节胶凝网络和机械性能，从而提高PS胶凝的营养价值和加工性能。这也为核桃粕蛋白资源提供了新的高附加值应用途径（Zhang et al., 2024a）。
蛋白质与多酚的偶联被认为是调节食品蛋白质功能特性的有效方法（Quan et al., 2019; B. Wang et al., 2024）。在碱性条件和常氧环境中，多酚可以被氧化成活性中间体，随后与蛋白质中的亲核基团（如氨基和巯基）相互作用（Huang et al., 2022; B. Wang et al., 2024）。共价结合的多酚可能会改变蛋白质构象和聚集行为，从而影响淀粉-蛋白质复合胶凝中蛋白质-淀粉相互作用（Wang et al., 2023a; Y. Xu & Zhou, 2024）。这些变化表明，核桃蛋白与多酚之间的共价结合可能影响PS-核桃蛋白胶凝的形成。核桃多酚主要存在于核桃皮和核桃仁中，可能残留于核桃粕中（Campins-Machado et al., 2026; Wang et al., 2023b）。在从核桃粕中通过碱溶化和酸沉淀提取WPI的过程中，酚类物质可能发生氧化并结合到核桃蛋白上（C. Yan & Zhou, 2021）。这为探索酚类结合核桃蛋白对复合胶凝结构和行为的影响提供了实际基础。目前，关于WPI-多酚偶联物如何调节挤出式3D食品打印中PS胶凝网络的信息有限。此外，多酚类型、偶联水平、流变行为、微观结构和打印保真度之间的关系尚未得到充分理解。
本研究旨在探究WPI和WPI-多酚偶联物如何调节PS胶凝的流变行为以提高其3D打印性能。选择没食子酸（EA）和槲皮素苷（QCN）——两者均在核桃皮和核桃仁中被鉴定出——与WPI进行共价偶联。系统研究了WPI和WPI-多酚偶联物对PS基胶凝的糊化特性、流动行为、黏弹性能、结构特征和3D打印特性的影响。本研究的结果提供了一种调节PS胶凝流变行为的新方法，可能促进核桃粕作为食品工业中蛋白质资源的应用。
节段摘要
材料
PS购自上海源叶生物科技有限公司（中国上海）。核桃（Juglans sigillata D.）粕由莫瑞花园生物科技发展有限公司（中国云南）提供。含壳和内壁的核桃粕含水率9.6 wt%，粗蛋白（凯氏定氮法测定）38.5 wt%，脂肪13.9 wt%。不含壳和内壁的核桃粕含水率11.6 wt%，粗蛋白40.9 wt%，脂肪14.8 wt%。核桃粕被
多酚结合当量
EA和QCN分别是sWPI中含量最丰富的酚酸和黄酮类化合物（表S1），被选为代表制备WPI-EA偶联物和WPI-QCN偶联物。WPI-EA和WPI-QCN偶联物的多酚结合当量采用Folin-Ciocalteu法测定。如图1(a)所示，随着用于修饰WPI的多酚化合物含量的增加，多酚结合当量也随之增加。WPI-EA偶联物的多酚结合当量
结论
在本研究中，我们证明WPI、WPI-EA偶联物和WPI-QCN偶联物有效调节了PS基复合胶凝的流变、结构和3D打印特性。通过将WPI掺入PS胶凝中，胶凝的黏弹性能和结构支撑得到了增强。然而，过量的WPI会产生不均匀的网络结构，限制了进一步的打印性能改善。与WPI相比，将WPI-多酚偶联物掺入
CRediT作者贡献声明
张玲杰：撰写——原稿、方法学、调查研究。张旭东：资源、项目管理、资金获取。孙相军：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、方法学、调查研究、概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的相互竞争的经济利益或个人关系可能会影响本文所述工作。
致谢
本工作由云南省青年与高层次人才计划（编号：YNWR-ONBJ-2020-284）资助。
张玲杰 | 张旭东 | 孙相军
