基于淀粉和海藻酸盐-果胶水凝胶的同轴3D食品打印pH响应系统的开发
2024年8月，美国阿肯色大学食品科学系Matthias D.R. Lenie及通讯作者Ali Ubeyitogullari在国际期刊《Food Hydrocolloids》（JCR一区，IF2023=11）发表了题为“Development of a pH-responsive system based on starch and alginate-pectin hydrogels using coaxial 3D food printing”（ 基于淀粉和海藻酸盐-果胶水凝胶的同轴3D食品打印pH响应系统的开发）的研究论文。
摘要
本研究开发了一种同轴3D食品打印系统，用于制备由淀粉核和pH响应性海藻酸-果胶（Al–P）壳层组成的复杂水凝胶结构，适用于包封用途。通过优化生物聚合物浓度（淀粉11 wt%、Al–P 2 wt%），获得最佳打印效果。加入CaCl2后显著提高了Al–P的打印性能。通过SEM显示的多孔结构表明该系统在包封和控制释放方面具有应用潜力。
引言
3D食品打印（3DFOODP）作为食品工业中的新兴技术，具有按需定制食品物理和化学特性的潜力。本研究采用淀粉、海藻酸和果胶构建pH响应系统，利用同轴打印实现双层结构，探索该系统在保护和递送活性化合物中的应用。
研究内容
（1）生物聚合物浓度与打印性能优化：通过调节淀粉和Al–P的浓度，优化3D打印效果。添加0.02
M的CaCl2以提高Al–P层的稳定性，使其能有效包覆淀粉核心。
（2）物理与化学性质表征：采用XRD和FTIR分析材料结晶性和化学相互作用。SEM图像显示水凝胶结构具有理想的多孔性，适用于控制释放。
（3）pH响应特性：Al–P层在低pH下保持完整，在小肠和结肠的高pH条件下开始溶解，实现活性化合物的定向释放。
结论与展望
本研究成功开发出一种pH响应性3D打印水凝胶系统，展示了在功能性食品中的应用前景。未来可进一步优化该系统以实现更精确的控制释放，用于药物和营养物质的递送。
图文赏析
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0268005X24002637?via%3Dihub
