CN109198650B - 一种富含膳食纤维的食品3d打印材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种富含膳食纤维的食品3D打印材料，通过将改性膳食纤维、淀粉、面筋蛋白粉，调料、水、植物油、明胶等混合均匀，研磨至细度20μm以下后通过高压均质机处理制得，本发明通过对膳食纤维进行一系列改性处理，可降低膳食纤维的粒径同时使膳食纤维颗粒分散均匀、稳定，而且提高了水溶性膳食纤维的含量,制备的3D食品打印材料膳食纤维含量高，膳食纤维表面通过水溶性处理，进一步改善口感，能够在利用3D打印制备食品成品中提高口感并利于人体吸收，降低操作人员的劳动难度和强度，并降低3D打印机的维护费用，通过添加不同辅料，制成不同口味的食品，可适用于多种3D打印机，实现多种口味材料在短时间内快速打印，从而提高了打印效率。

Description

一种富含膳食纤维的食品3D打印材料
技术领域
本发明属于食品材料加工技术领域，具体涉及一种富含膳食纤维的食品3D打印材料。
背景技术
膳食纤维可改善人体的消化系统机能，稀释和加速食物中的致癌物质和有毒物质的移除，保护脆弱的消化道和预防结肠癌，在现代营养学中被称为“第七大营养素”，目前，由于膳食不均衡、营养过剩造成庞大的肥胖症、高血压、糖尿病、结肠癌等富贵病人群，合理摄入膳食纤维能有效减少富贵病的发生。中国营养学会推荐了中国居民摄入的食物纤维量：低能量饮食1800kcal为25g/天；中等能量饮食2400kcal为30g/天；高能量饮食2800kcal为35g/天。但由于高含量的膳食纤维食物一般是麦麸、玉米、糙米、大豆、燕麦、荞麦等，其制成的产品口感粗糙。目前我国居民每日摄入量仅在11.8g左右，与营养学会推荐的居民每日膳食纤维摄入量25—35g相比，二者相差明显，目前开发的膳食纤维产品，存在口感粗糙、不易消化的缺陷等缺点。
3D打印是快速成型技术中的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，通过3D打印技术可将食品材料制成各式各样的形状，相比于传统方法采用模具将食品印制成不同形状而言，操作更加方便，成本也更加低廉，方便人们控制食品中的营养元素的种类及含量，3D打印技术对3D打印材料的要求非常高，目前的3D打印材料机械性能差，食品材料挤出成型后，极易坍塌，加工难度大，长时间打印大量不溶性颗粒团聚，堆积在打印头导致喷头堵塞，打印精度降低，产品质量得不到保障等问题，难以满足消费者的需求，因而需要对含膳食纤维的3D食品打印材料进行相应改进。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种改性膳食纤维的制备方法及其制备的3D食品打印材料。
为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：一种富含膳食纤维的食品3D打印材料，包括改性膳食纤维5-15份、淀粉25-40份、面筋蛋白粉5-8份，调料3-8份、水10-15份、植物油3-5份、明胶1-3份；所述3D食品打印材料的制备方法包括，将各材料混合均匀，研磨至细度20μm以下后与通过高压均质机处理。
优选的，所述调料为白砂糖5-10份，柠檬酸0.05-0.1份。
优选的，所述辅料为食盐2-3份.
优选的，所述改性膳食纤维的制备方法包括以下步骤：
(1)原料预处理：将10份的膳食纤维原料进行除杂、筛选后，与20～30份蒸馏水混合均匀，得到原料混合物；
(2）气爆处理：将步骤（1）中原料混合物装入气爆装置中，密封，50～60℃加热同时升压至0.5～1MPa，并保压20～40s后瞬间卸压，然后脱去膳食纤维原料中的水分；
(3）冷冻粉碎：将步骤（2）中得到的膳食纤维原料通过冷冻粉碎机进行冷冻粉碎至200目～400目；
(4）吸附：将步骤(3）中解冻后的膳食纤维原料，加入生物酶溶液中浸泡2～4h后，过滤并30～40℃减压蒸馏脱水；
(5）改性：将步骤（4）中得到的膳食纤维原料与质量份数为100份、质量浓度3～3.5%的黄原胶溶液混合，同时使用高剪切均质机均质处理，调节ph值至4.5～5.0，调节溶液温度45～50℃，反应4～6h；
(6）浓缩：将改性后的溶液升温至70～80℃，减压蒸馏至含水量≤30％既得改性膳食纤维。
优选的，所述步骤（6）为将改性后的溶液升温至70～80℃，加入壳聚糖0.5～1份后，进行减压蒸馏至含水量≤30％。
优选的，所述步骤（6）中制得改性膳食纤维含水量为10～20％。
优选的，所述步骤（1）中膳食纤维原料为麸皮粉。
优选的，所述生物酶溶液为0.1～0.3%的纤维素酶和0.1～0.3%木聚糖酶的溶液。
与现有技术相比本发明具有以下显著特点：
本发明通过对膳食纤维进行改性处理，可降低膳食纤维的粒径同时使膳食纤维颗粒分散均匀、稳定，而且提高了水溶性膳食纤维的含量,制备的3D食品打印材料膳食纤维含量高，膳食纤维表面通过水溶性处理，进一步改善口感，使制成的3D打印食品具有良好的适口性，打印的食品利于人体吸收，同时原料粒径较细，降低操作人员的劳动难度和强度，并降低3D打印机的维护费用，可通过添加不同辅料，制成不同口味的食品，可适用于多种3D打印机，实现多种口味材料在短时间内快速打印，从而提高了打印效率。
附图说明：
图1为本发明实施例1制备面团中膳食纤维染色后100倍显微镜头下结构图；
图2为本发明对比实施例1制备面团中膳食纤维染色后100倍显微镜头下结构图；
图3为本发明对比实施例2制备面团中膳食纤维染色后100倍显微镜头下结构图。
具体实施方式：
改性膳食纤维的制备
改性膳食纤维实施例1
一种改性膳食纤维，其制备方法包括以下步骤：
(1)原料预处理：将10份的麸皮粉进行除杂、筛选后，与20份蒸馏水混合均匀，得到原料混合物；
(2）气爆处理：将步骤（1）中麸皮粉混合物装入气爆装置中，密封，50℃加热同时升压至0.5MPa，并保压20s后瞬间卸压，然后脱去麸皮粉中的水分；
(3）冷冻粉碎：将步骤（2）中得到的麸皮粉通过冷冻粉碎机进行冷冻粉碎至300目；
(4）吸附：将步骤(3）中解冻后的麸皮粉，加入0.2%的纤维素酶和0.3%木聚糖酶的溶液中浸泡3h后，过滤并40℃减压蒸馏脱水；
(5）改性：将步骤（4）中得到的麸皮粉与质量份数为100份、质量浓度3%的黄原胶溶液混合，同时使用高剪切均质机均质处理，调节ph值为4.5，调节溶液温度45℃，反应6h；
(6）浓缩：将改性后的溶液升温至70℃，加入0.5份壳聚糖后减压蒸馏至含水量15％既得改性膳食纤维。
改性膳食纤维实施例2
一种改性膳食纤维，其制备方法包括以下步骤：
(1)原料预处理：将10份的麸皮粉进行除杂、筛选后，与30份蒸馏水混合均匀，得到原料混合物；
(2）气爆处理：将步骤（1）中麸皮粉混合物装入气爆装置中，密封，50℃加热同时升压至1MPa，并保压40s后瞬间卸压，然后脱去麸皮粉中的水分；
(3）冷冻粉碎：将步骤（2）中得到的麸皮粉通过冷冻粉碎机进行冷冻粉碎至400目；
(4）吸附：将步骤(3）中解冻后的麸皮粉，加入0.3%的纤维素酶和0.2%木聚糖酶的溶液中浸泡3h后，过滤并40℃减压蒸馏脱水；
(5）改性：将步骤（4）中得到的麸皮粉与质量份数为100份、质量浓度3.5%的黄原胶溶液混合，同时使用高剪切均质机均质处理，调节ph值为4.5，调节溶液温度50℃，反应4h；
(6）浓缩：将改性后的溶液升温至80℃，加入1份壳聚糖后减压蒸馏至含水量10％既得改性膳食纤维。
改性膳食纤维对比实施例1
将市售麦麸（广东佛山百燕面粉公司）10份粉碎至300目，与100份、质量浓度3%的黄原胶溶液混合，加入0.5份壳聚糖后50℃减压蒸馏至含水量15%待测试。
改性膳食纤维对比实施例2
本对比实施例改性膳食纤维，制备方法包括以下步骤：
(1)原料预处理：将10份的麸皮粉进行除杂、筛选后，与20份蒸馏水混合均匀，得到原料混合物；
(2）气爆处理：将步骤（1）中麸皮粉混合物装入气爆装置中，密封，50℃加热同时升压至0.5MPa，并保压20s后瞬间卸压，然后脱去麸皮粉中的水分；
(3）冷冻粉碎：将步骤（2）中得到的麸皮粉通过冷冻粉碎机进行冷冻粉碎至300目；
(4）吸附改性：将步骤(3）中解冻后的麸皮粉，加入0.2%的纤维素酶和0.3%木聚糖酶的溶液中浸泡3h，同时使用高剪切均质机均质处理，调节ph值为4.5，调节溶液温度45℃，反应6h；
(5）浓缩：将改性后的溶液中加入100份、质量浓度3%的黄原胶溶液和0.5份壳聚糖后搅拌均匀，升温至70℃，减压蒸馏至含水量15％。
3D打印材料实施例1
一种富含膳食纤维的食品3D打印材料，包括，实施例1中的改性膳食纤维5份、淀粉25份、面筋蛋白粉5份，白砂糖5份、柠檬酸0.1份、水10份、植物油3份、明胶1份，将各材料混合均匀，研磨至细度20μm以下后与通过高压均质机处理30min，既得富含膳食纤维的食品3D打印材料。
3D打印材料实施例2
一种富含膳食纤维的食品3D打印材料，其特征在于：所述3D食品打印材料包括，改性膳食纤维15份、淀粉40份、面筋蛋白粉8份，食盐3份、水15份、植物油5份、明胶3份，将各材料混合均匀，研磨至细度20μm以下后与通过高压均质机处理30min，既得富含膳食纤维的食品3D打印材料。
改性膳食纤维产品测试
（1）在3份面筋蛋白粉和淀粉[15:80（w/w）]中分别加入10%实施例1、对比实施例1和对比实施例2制备的产品，混合均匀后，加入50%（w/v）的去离子水进行揉混得到面团样品；
（2）将3份面团样品在冰箱中冷冻1h后用赛默飞科技生产的CryoStar NX50型冷冻切片机切成10 μm厚的面团切片，固定在载玻片上；
（3）用次甲基蓝[0.02% (w/v)]染液对面团切片进行染色，染色3min，麦麸膳食纤维颗粒被次甲基蓝染成蓝色（附图中黑色部分）；
（4）将各组染色后的切片置于光学显微镜下，用100×的物镜进行观察。
从测试结果来看，本申请的技术方案制备的膳食纤维食品与常规的混合改性处理的膳食纤维和现有的改性麸皮制备的食品相比，径的尺寸和均匀度与本申请依然有较大差距，本申请膳食纤维颗粒细腻，分布均匀，可有效防止膳食纤维颗粒堆积在打印头导致喷头堵塞，降低操作人员的劳动难度和强度，并降低3D打印机的维护费用，而且口感好（未加入白砂糖、柠檬酸、植物油、明胶等辅料检测时因为这些辅料均溶于面团中，为便于检测并未添加）。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种富含膳食纤维的食品3D打印材料，其特征在于：所述3D食品打印材料包括，改性膳食纤维5～15份、淀粉25～40份、面筋蛋白粉5～8份，调料3～8份、水10～15份、植物油3～5份、明胶1～3份；所述3D食品打印材料的制备方法包括，将各材料混合均匀，研磨至细度20μm以下后与通过高压均质机处理；
所述改性膳食纤维的制备方法包括以下步骤：
(1）原料预处理：将10份的膳食纤维原料进行除杂、筛选后，与20～30份蒸馏水混合均匀，得到原料混合物；
(2）气爆处理：将步骤（1）中原料混合物装入气爆装置中，密封，50～60℃加热同时升压至0.5～1MPa，并保压20～40s后瞬间卸压，然后脱去膳食纤维原料中的水分；
(3）冷冻粉碎：将步骤（2）中得到的膳食纤维原料通过冷冻粉碎机进行冷冻粉碎至200目～400目；
(4）吸附：将步骤(3）中解冻后的膳食纤维原料，加入生物酶溶液中浸泡2～4h后，过滤并30～40℃减压蒸馏脱水，所述生物酶溶液为0.1～0.3%的纤维素酶和0.1～0.3%木聚糖酶的溶液；
(5）改性：将步骤（4）中得到的膳食纤维原料与质量份数为100份、质量浓度3～3.5%的黄原胶溶液混合，同时使用高剪切均质机均质处理，调节pH值至4.5～5.0，调节溶液温度45～50℃，反应4～6h；
(6）浓缩：将改性后的溶液升温至70～80℃，减压蒸馏至含水量≤30％既得改性膳食纤维。
2.根据权利要求1所述的富含膳食纤维的食品3D打印材料，其特征在于：所述调料为白砂糖5～10份，柠檬酸0.05～0.1份。
3.据权利要求1所述的富含膳食纤维的食品3D打印材料，其特征在于：所述3D打印材料还包括辅料，辅料为食盐2～3份。
4.根据权利要求1所述的富含膳食纤维的食品3D打印材料，其特征在于：所述步骤（6 ）为将改性后的溶液升温至70～80℃，加入壳聚糖0.5～1份后，进行减压蒸馏至含水量≤30％。
5.根据权利要求4所述的富含膳食纤维的食品3D打印材料，其特征在于：所述步骤（6）中制得改性膳食纤维含水量为10～20％。
6.根据权利要求4所述的富含膳食纤维的食品3D打印材料，其特征在于：所述步骤（1）中膳食纤维原料为麸皮粉。
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蒜皮膳食纤维物理改性技术研究;刘湾等;《中国食品学报》;20180529(第5期);第59-65页 *
酶法处理对苦荞麸皮膳食纤维物性的影响;周小理等;《食品科学》;20110215(第03期);第36-39页 *

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