PART 01

科普导读

金鲳鱼，学名卵形鲳鲹（Trachinotus ovatus），是海洋牧场养殖的主要海水鱼类，年产量已突破25万吨，是我国第二大海水养殖鱼种。金鲳鱼肉质肥美、鲜香浓郁，深受消费者喜爱。

目前，市场上的金鲳鱼产品主要有活鲜、冰鲜、冻品、调味鱼、鱼干等，均以传统加工为主。随着金鲳鱼养殖产量的增加，急需开发金鲳鱼精深加工产品，提高产品附加值，助力产业高质量发展。

鱼糜制品是鱼类精深加工产品之一，传统产品主要是鱼丸、鱼肠等。物性学角度考虑，鱼糜是一种适合于3D打印的食品物料，将鱼糜用于3D打印开发个性化、多样化、营养化的新型产品，提高鱼糜制品的附加值。

研究团队前期研究发现，金鲳鱼纯鱼糜具有3D打印性能，但在打印过程中出现易断丝、易变形等问题，添加适量的马铃薯淀粉可以显著改善金鲳鱼鱼糜的3D打印精确性和稳定性。

PART 02

创新热点

本研究以金鲳鱼生鱼糜和马铃薯淀粉为研究对象，借鉴物料共混改性理论揭示共混体系流变特性、蛋白质结构和分子间作用力的变化规律，阐明马铃薯淀粉改善金鲳鱼鱼糜3D打印精确性和稳定性的机制。

PART 03

主要结论

1. 鱼糜3D打印效果分析

纯鱼糜打印时出现出料不均及断丝现象，放置过程中物料下沉。添加淀粉后，鱼糜的打印流动性和自支撑能力得到有效改善，断丝情况逐渐减缓，在放置过程中倾斜幅度逐渐减小，但是继续增加淀粉含量后，鱼糜的自支撑能力显著减弱，打印结束后产品出现倾斜现象，放置过程中倒塌。当鱼糜中肌原纤维蛋白与淀粉质量比为6∶4时，3D打印效果最佳，精确性和稳定性可达99.6%和98.12%，与纯鱼糜相比，精确性和稳定性分别提升了15%和5%。

2. 共混体系流变特性的变化

将肌原纤维蛋白粉与马铃薯淀粉按照质量比进行混合，均质后测定其物理化学特性。流变学特性是判断材料是否具有 3D 可打印性的重要指标，通过流变学 Herschel-Bulkley 模型和弱凝胶模型拟合分析共混体系的稠度系数和流变单元之间的链接强度，可定量解析共混体系黏弹性的变化规律，因此从图A和图C可以看出，随着剪切速率的增加，体系表观黏度急剧下降，呈现剪切稀化现象，表明共混体系是假塑性流体。拟合后发现K 值随淀粉添加量的增加而降低，说明加入淀粉对蛋白质的稠度有稀释作用，淀粉颗粒减缓了蛋白质之间的摩擦力，使共混体系在剪切过程中受到的阻力减小，增强了物料的流动挤出能力。

从图B和图D可以看出，复合模量随着淀粉含量的增加而增加，这表明共混体系具有固态行为和网络结构，符合弱凝胶的结构特点。经弱凝胶模型拟合后发现AF值逐渐增大，这说明流变单元之间的链接强度逐渐增大，体系支撑性得到改善。因此，肌原纤维蛋白与淀粉组成共混体系后，共混体系的剪切稀化能力得到提高，抗压缩变形能力得到增强，从而改善了鱼糜的流动性和支撑性，提升了3D打印能力。那么这种现象是如何产生的呢，我们从分子结构以及分子间作用力角度进一步分析。

3. 共混体系分子结构及分子间相互作用

探测共混体系分子结构以及分子间作用力，结果发现共混体系离子键含量和疏水相互作用减少，侧链疏水氨基酸构象发生变化，降低了表观黏度，改善了共混体系的流动能力; 共混体系分子间氢键和二硫键含量升高，增加了共混体系网络结构之间链接强度，提高了产品的支撑能力，此时鱼糜3D打印效果最佳。研究结果为鱼糜产品3D打印的配方设计与开发提供了理论支撑，丰富了蛋白质与多糖共混体系在非加热状态下相互作用的基础理论研究。

本研究结果为鱼糜制品3D打印的配方设计与开发提供了理论支撑，丰富了蛋白质与多糖共混体系在非加热状态下相互作用的基础理论研究。

PART 04

团队介绍

广东海洋大学食品保鲜与加工团队，团队负责人刘书成，博士、教授、博士生导师，现任国家虾蟹产业技术体系虾加工与保鲜岗位科学家、广东省TZJH领军人才、广东省扬帆计划高层次人才、广东省“海洋食品绿色加工技术”科技创新团队负责人。

研究团队主要从事海洋食品绿色保鲜与加工基础理论和关键技术研究，主要涉及海洋水产品保活、低温保鲜、生物保鲜、物理场保鲜、预制加工、3D打印等。近年来，团队承担国家重点研发计划课题和子课题、国家自然科学基金等项目10多项，发表SCI收录论文100余篇，获PCT途径美国授权发明专利1件和国家授权发明专利17件，制修订地方标准5件，出版专著和教材5部。多项关键技术与开发产品在企业转让和应用，创造了显著经济效益和社会效益。“对虾加工关键技术创新与应用”荣获2021年中国海洋科学技术一等奖。

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全国食品与发酵工业信息中心

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