南京農(nóng)大用響應(yīng)面法和遺傳算法優(yōu)化雞肉的3D打印：3D打印雞肉產(chǎn)品的可行性研究
時(shí)間：2021-11-01 17:55 來(lái)源：食研私享 作者：admin 閱讀：次
2021年10月23日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)肉品加工與質(zhì)量控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室：Genghan
Yang（1作）......、徐幸蓮*（通訊）等在農(nóng)林科學(xué)1區(qū)TOP期刊LWT-Food Science and Technology
（IF：4.952）在線發(fā)表了題為“Optimizing 3D printing of chicken meat by response
surface methodology and genetic algorithm: Feasibility study of 3D
printed chicken product”的研究文章。
為了實(shí)現(xiàn)雞肉的3D打印，該研究采用響應(yīng)面法-遺傳算法（RSM-GA）模擬了復(fù)雜因素（噴嘴直徑、擠絲直徑、噴嘴溫度和NaCl添加量）對(duì)3D打印成型精度的影響。然后在RSM-GA優(yōu)化的最佳條件下制備了3D打印雞肉產(chǎn)品并研究了其烹飪可行性，以考察其商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。肉類3D打印已有大量文獻(xiàn)報(bào)道，然而尚沒有人研究過3D打印雞肉產(chǎn)品和模具成型（MS）雞肉產(chǎn)品的區(qū)別。因此，該研究從蒸煮性能、質(zhì)構(gòu)特性、水分狀態(tài)及分布、微觀結(jié)構(gòu)等方面比較了3D打印產(chǎn)品和MS產(chǎn)品的差異。
亮點(diǎn)介紹
[1] 用雞肉作食品3D打印的原料。
[2] 采用RSM-GA對(duì)雞肉3D打印參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
[3] 優(yōu)化后的配方實(shí)現(xiàn)了擠出和支撐之間的平衡。
[4] 3D打印成型和模具成型的產(chǎn)品在烹飪后具有類似的質(zhì)地。
成果介紹
研究人員采用響應(yīng)曲面法（RSM）和遺傳算法（GA）對(duì)雞肉3D打印的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，印刷結(jié)果表明，在1.3mm噴嘴直徑、9.8mm擠絲直徑、28.0℃噴嘴溫度和2.5%NaCl添加量下，3D打印成型精度最佳。
流變學(xué)和凝膠強(qiáng)度結(jié)果表明，NaCl處理的雞肉糜具有剪切變稀行為和足夠的凝膠強(qiáng)度（>99.85 g·mm），表明雞肉糜從噴嘴順暢擠出與沉積后支撐結(jié)構(gòu)達(dá)到平衡。另一方面，通過與模具成型（MS）產(chǎn)品的對(duì)比，探究了3D打印產(chǎn)品的蒸煮可行性。在優(yōu)化條件下，熟化的3D打印樣品與MS樣品具有相似的質(zhì)構(gòu)特性，但蒸煮損失嚴(yán)重。
核磁共振（NMR）和掃描電子顯微鏡（SEM）結(jié)果表明，由于3D打印的剪切作用，雞肉凝膠中的水分逐漸轉(zhuǎn)化為自由水而流失，導(dǎo)致蛋白質(zhì)相對(duì)濃度升高。因此，蒸煮后形成了較為致密、均勻的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
綜上所述，利用最佳3D打印工藝條件得到的產(chǎn)品具有良好的幾何形狀和一定的蒸煮可行性。填補(bǔ)了3D打印在雞肉制品中應(yīng)用的空白，為今后新型食品制造提供理論依據(jù)。
專 家 簡(jiǎn) 介
原文鏈接
https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112693
為了實(shí)現(xiàn)雞肉的3D打印，該研究采用響應(yīng)面法-遺傳算法（RSM-GA）模擬了復(fù)雜因素（噴嘴直徑、擠絲直徑、噴嘴溫度和NaCl添加量）對(duì)3D打印成型精度的影響。然后在RSM-GA優(yōu)化的最佳條件下制備了3D打印雞肉產(chǎn)品并研究了其烹飪可行性，以考察其商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。肉類3D打印已有大量文獻(xiàn)報(bào)道，然而尚沒有人研究過3D打印雞肉產(chǎn)品和模具成型（MS）雞肉產(chǎn)品的區(qū)別。因此，該研究從蒸煮性能、質(zhì)構(gòu)特性、水分狀態(tài)及分布、微觀結(jié)構(gòu)等方面比較了3D打印產(chǎn)品和MS產(chǎn)品的差異。
[1] 用雞肉作食品3D打印的原料。
[2] 采用RSM-GA對(duì)雞肉3D打印參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
[3] 優(yōu)化后的配方實(shí)現(xiàn)了擠出和支撐之間的平衡。
[4] 3D打印成型和模具成型的產(chǎn)品在烹飪后具有類似的質(zhì)地。
成果介紹
研究人員采用響應(yīng)曲面法（RSM）和遺傳算法（GA）對(duì)雞肉3D打印的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，印刷結(jié)果表明，在1.3mm噴嘴直徑、9.8mm擠絲直徑、28.0℃噴嘴溫度和2.5%NaCl添加量下，3D打印成型精度最佳。
核磁共振（NMR）和掃描電子顯微鏡（SEM）結(jié)果表明，由于3D打印的剪切作用，雞肉凝膠中的水分逐漸轉(zhuǎn)化為自由水而流失，導(dǎo)致蛋白質(zhì)相對(duì)濃度升高。因此，蒸煮后形成了較為致密、均勻的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
綜上所述，利用最佳3D打印工藝條件得到的產(chǎn)品具有良好的幾何形狀和一定的蒸煮可行性。填補(bǔ)了3D打印在雞肉制品中應(yīng)用的空白，為今后新型食品制造提供理論依據(jù)。
△烹飪前后的3D打印樣品展示。
專 家 簡(jiǎn) 介
徐幸蓮
徐幸蓮，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，食品科技學(xué)院院長(zhǎng)，國(guó)家肉品質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心副主任。長(zhǎng)期從事肉品加工與質(zhì)量控制領(lǐng)域的教學(xué)、科研及服務(wù)社會(huì)工作。先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技部“十一五”支撐計(jì)劃項(xiàng)目、十三五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題
、“863”高技術(shù)重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)、江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目等國(guó)家級(jí)、部省級(jí)課題 20
多項(xiàng)，獲國(guó)家、省部級(jí)及行業(yè)科技成果獎(jiǎng) 10 多項(xiàng)，其中“冷卻肉品質(zhì)控制關(guān)鍵技術(shù)及裝備創(chuàng)新與應(yīng)用”獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（排名第
3），獲國(guó)家發(fā)明專利 10 項(xiàng)，發(fā)表論文 250 余篇，其中 SCI 收錄 136
篇，主編或副主編《食品原料學(xué)》、《肉品學(xué)》、《冷卻禽肉加工技術(shù)》等教材與專著 6部。2009
年入選國(guó)家肉雞產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家并擔(dān)任加工研究室主任，2011 年獲江蘇省“333 高層次人才培養(yǎng)工程”第二層次培養(yǎng)對(duì)象，2016 獲江蘇省有突出貢獻(xiàn)的中青年專家等榮譽(yù)稱號(hào)。兼任中國(guó)畜產(chǎn)品加工研究會(huì)常務(wù)副會(huì)長(zhǎng)。原文鏈接
https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112693
(責(zé)任編輯：admin)
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