瓜爾豆膠對紫薯凝膠3D 打印特性的影響

蔡 磊，馮 蕾，徐亞元，聶梅梅，李大婧,*，鄭鐵松，郁東興

（1.南京師范大學食品與制藥工程學院，江蘇南京 210023；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇南京 210014；3.青島尚好科技有限公司，山東青島 266700）

3D 打印又稱增材制造，是一種通過逐層沉積材料來生產(chǎn)物理部件或結(jié)構(gòu)的技術(shù)[1-3]。3D 打印首次出現(xiàn)于20 世紀80 年代，在過去四十多年中，它被廣泛應用于機械制造、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天、建筑工業(yè)、食品工業(yè)和服裝包裝等領(lǐng)域[4-5]。食品3D 打印技術(shù)因其具備制造復雜結(jié)構(gòu)食品、定制個性化營養(yǎng)、簡化傳統(tǒng)食品供應鏈，拓寬食品原料來源等優(yōu)勢而發(fā)展迅速[6]。到目前為止，許多食品材料如糖果、巧克力、肉類和植物源食品均可用于食品3D 打印。植物源食材因其富含生物活性成分且具有良好的可打印性而被廣泛應用于食品3D 打印中，如粗糧（黑米、薏米籽、綠豆、糙米和蕎麥）[7]、玫瑰和山藥[8-9]、大豆分離蛋白和草莓[10]、胡蘿卜[11]、南瓜和甜菜根[12]、馬鈴薯[13]和藍莓[14]等。

作為旋花科一年生或多年生草本植物，甘薯（Ipomoea batatasL. Lam）不僅是重要的糧食和飼料作物，也是化工、輕工業(yè)、新能源等行業(yè)的重要原材料[15]。甘薯富含淀粉、膳食纖維、礦物質(zhì)、類胡蘿卜素、多酚、維生素和其他營養(yǎng)物質(zhì)[16]。紫薯作為甘薯的一種，因其營養(yǎng)豐富均衡而深受大眾喜愛。紫薯花青素具有多種生物活性功能，如抗氧化、抑制腫瘤、保護神經(jīng)系統(tǒng)和肝臟、降低血脂和血糖[17]。研究表明，由紫薯制成的紫薯泥不僅可以保留紫薯的原始營養(yǎng)和口感，而且具有典型的剪切稀化行為，可用于食品3D 打印[18]。

然而，盡管紫薯泥具備3D 打印最基本的剪切稀化行為，但打印線條的平滑度和長時間的自支撐能力并不令人滿意。食品親水膠體作為增稠劑、膠凝劑和穩(wěn)定劑而廣泛應用于食品工業(yè)[19]。有研究表明，親水膠體能夠顯著改善植物基原料的打印性能。Huang等[20]研究表明，添加親水膠體能夠改變糙米的流變特性和質(zhì)構(gòu)特性，其中添加黃原膠和瓜爾豆膠的樣品具有最好的打印性能。瓜爾豆膠是一種半乳甘露聚糖，由β-（1,4）-D-甘露糖單元的主鏈與α-（1,6）-D-半乳糖單元的側(cè)鏈聚合而成[21]。瓜爾豆膠獨特的化學結(jié)構(gòu)決定了其具有較強的水溶性、粘度穩(wěn)定性以及良好的交聯(lián)性。因此，瓜爾豆膠作為增稠劑在食品中有著廣泛的應用。此外，由于瓜爾豆膠富含水溶性膳食纖維，能夠促進腸胃蠕動、降低血清膽固醇、降低血糖反應和降低炎癥等[22]。然而，瓜爾豆膠對紫薯凝膠3D 打印特性方面的研究較少。因此，本研究評估了瓜爾豆膠對紫薯凝膠流變特性、凝膠特性、3D 打印特性、微觀結(jié)構(gòu)及官能團的影響，以期生產(chǎn)營養(yǎng)全面的個性化定制食品并提高紫薯產(chǎn)品的附加值，為植物源食材的3D 打印提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫薯粉 食品級，興化市天農(nóng)果蔬食品有限公司；瓜爾豆膠 分析純，上海源葉生物科技有限公司。

FOODBOT-D1 型食品3D 打印機 杭州食印科技有限公司；HR10 型流變儀 美國TA 儀器有限公司；CT3 型質(zhì)構(gòu)儀 美國博樂飛有限公司；CM-700d型色差儀 日本柯尼卡美能達公司；EVO-LS10 型掃描電子顯微鏡 德國卡爾·蔡司股份公司；ZX-27 型傅里葉變換紅外光譜儀 德國Bruker 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備 根據(jù)馮蕾等[9]描述的樣品制備方法并結(jié)合前期預實驗，紫薯粉與去離子水以1:5（w/w）比例混合，加入0.0%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%（w/w）瓜爾豆膠，超聲攪拌10 min，置于（85±0.5） ℃水浴中加熱30 min。水浴期間用保鮮膜密封以防止水分損失。最后，將混合物在4 ℃下靜置冷卻4 h 以形成凝膠。

1.2.2 流變特性測定 通過流變儀測試紫薯凝膠的流變特性。選擇40 mm 平行板作為測量夾具，間隙1000 μm。測量時在平行板的邊緣涂抹一定量的硅油，以防止水分蒸發(fā)。首先通過振幅掃描確定整個線性粘彈性區(qū)域，以確保在測量在線性粘彈區(qū)內(nèi)。靜態(tài)流變測定：在1～200 s-1剪切速率下掃描，測定紫薯凝膠的表觀粘度。使用Power law 模型對數(shù)據(jù)進行擬合。

式中：τ為表觀粘度，Pa；k 為稠度系數(shù)，Pa·sn；γ為剪切速率，s-1；n 為流動行為指數(shù)。

動態(tài)黏彈性：在應變?yōu)?.1%，頻率范圍為1～100 rad/s 下測定紫薯凝膠的彈性模量（G′）、損耗模量（G″）和損耗因子（tan=G"/G'）。

1.2.3 持水性測定 參考Tang 等[23]描述的方法并稍作修改。將1 g 紫薯凝膠用濾紙包裹，置于50 mL離心管中，并在5000 r/min 和4 ℃下離心15 min。離心后刮去紫薯凝膠，記錄濾紙和離心管的質(zhì)量。持水性按下列公式計算：

式中：m 為樣品的質(zhì)量，g；m1為離心前離心管、濾紙和樣品的總質(zhì)量，g；m2為離心后離心管和濾紙的總質(zhì)量，g。

1.2.4 凝膠強度測定 參考Liang 等[24]描述的方法并稍作修改。將紫薯凝膠裝入稱量瓶中，使用質(zhì)構(gòu)分析儀測定凝膠強度。測試參數(shù)：TA5 圓柱形探頭，壓縮形變量50%，觸發(fā)力5 g，測試速度1 mm/s。整個測試過程中最大的力定義為凝膠強度。

1.2.5 色澤測定 使用手持式色差儀測試紫薯凝膠的色澤。紫薯凝膠的顏色特征從三個方面表示，即L*（亮度）、a*（紅色/綠色）和b*（黃色/藍色）?？偵睿é）計算公式如下：

1.2.6 3D 打印 構(gòu)建15 mm×15 mm×10 mm（長×寬×高）的立方體模型，底部三層填充密度為100%，內(nèi)層和頂層填充密度均為50%，噴頭直徑為0.84 mm，打印速度為15 mm/s，打印溫度為25 ℃。

1.2.7 精確度及穩(wěn)定性測定 精確度：測量打印后樣品的邊長和高度，并計算打印樣品與模型之間的偏差進行精確度評價。計算公式如下：

式中：El和Eh分別是邊長和高度的相對偏差量，%；Sl和Sh分別為打印后樣品的邊長和高度，mm；Tl和Th分別為模型邊長和高度的設計值，mm；Ea是邊長和高度相對偏差的平均值即為精確度，%。

穩(wěn)定性：將打印后的樣品放入4 ℃冰箱保存，分別在1、2、3、4、5、6 h 后測量樣品的邊長和高度，計算邊長和高度的偏差進行打印穩(wěn)定性評價。

1.2.8 質(zhì)構(gòu)測定 使用質(zhì)構(gòu)儀對打印后的樣品進行質(zhì)構(gòu)分析。參考武敬楠等[25]描述的方法并稍做修改。參數(shù)設置：TA4/1000 圓柱形探頭，壓縮比為30%，測試速度為1 mm/s，觸發(fā)力為5 g。記錄硬度，粘性，內(nèi)聚性，彈性，膠著性，咀嚼性。

1.2.9 微觀結(jié)構(gòu)觀察 參考王浩等[14]描述的方法并稍作修改。將打印樣品真空冷凍干燥，采用掃描電子顯微鏡在10 kV 下放大300 倍觀察樣品橫斷面的微觀結(jié)構(gòu)。

1.2.10 官能團測定 利用傅里葉變換紅外光譜對樣品進行官能團的測定。根據(jù)馮蕾等[9]描述的方法，將冷凍干燥后的樣品磨成細粉過100 目篩備用，用傅里葉變換紅外光譜儀在4000～500 cm-1的波數(shù)下掃描，掃描次數(shù)32。再利用OMNIC 9.2 軟件對原始數(shù)據(jù)進行自動基線校準及平滑等處理。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實驗重復三次，結(jié)果以平均值±標準差表示。通過SPSS 26.0 軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，采用Duncan 檢驗進行顯著性分析，顯著性水平為P<0.05。使用Origin Pro 9.8 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 瓜爾豆膠對紫薯凝膠流變特性的影響

流變特性是評價食品材料3D 打印適性的重要參數(shù)。適合3D 打印的食品材料應該具備適宜的表觀粘度，即表觀粘度應該足夠低從而使材料順利擠出，并且足夠高以在材料擠出沉積后穩(wěn)定[2]。如圖1A所示，紫薯凝膠的表觀粘度隨著剪切速率的增加而降低，這表明紫薯凝膠是典型的假塑性流體。與空白樣品比，添加瓜爾豆膠的紫薯凝膠具有更高的表觀粘度，且表觀粘度隨著瓜爾豆膠添加量的增加而增高。研究表明，3D 打印擠出過程即是對材料施加剪切力的過程，因此具備剪切稀化特性的材料更容易擠出[26]。如表1 所示，n<1 說明紫薯凝膠具備良好的剪切稀化行為，這表明紫薯凝膠能夠應用于3D 打印之中。此外，稠度系數(shù)k 隨著瓜爾豆膠添加量的增加而增大，進一步說明添加瓜爾豆膠能夠提高紫薯凝膠的表觀粘度。該結(jié)果與鄭明靜[27]的研究結(jié)果一致，添加瓜爾豆膠能提高蓮子淀粉凝膠體系的表觀粘度，這可能是瓜爾豆膠結(jié)構(gòu)鏈上存在的大量自由羥基與水分子之間氫鍵結(jié)合形成高粘度溶膠，極易與淀粉形成氫鍵作用，使得復合體系粘度增加。

表1 不同瓜爾豆膠添加量下紫薯凝膠的稠度系數(shù)（k）和流動指數(shù)（n）Table 1 Consistency index (k) and flow index (n) of purple sweet potato gels with different guar gum concentrations

圖1 不同瓜爾豆膠添加量下紫薯凝膠的流變特性Fig.1 Rheological properties of purple sweet potato gels with different guar gum concentrations

如圖1B 和1C 所示，紫薯凝膠的儲能模量（G′）和損耗模量（G″）隨著角頻率的增加的增大，表現(xiàn)出頻率依賴性。此外，所有樣品的G′均高于G″，即損耗因子（tanδ）小于1（圖1D），這表明紫薯凝膠表現(xiàn)出更多的彈性，具有穩(wěn)定的凝膠彈性結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)有利于3D 打印后樣品自支撐階段的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[28]。添加瓜爾豆膠紫薯凝膠的G′和G″高于空白，該結(jié)果與表觀粘度一致。原因可能是具有大量羥基的瓜爾豆膠能夠更好地與水分子及淀粉分子結(jié)合，從而形成穩(wěn)定凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)[29]。隨著瓜爾豆膠添加量的增加，紫薯凝膠的G′和G″逐漸增大，且當瓜爾豆膠添加量為1.2%及1.6%時，紫薯凝膠的tanδ顯著減?。≒<0.05）。Huang 等[20]有著類似的研究結(jié)果，即添加瓜爾豆膠能夠顯著提高糙米凝膠的G′和G″。Chaisawang 和Suphantharika[30]研究了親水膠體對木薯淀粉流變特性的影響，結(jié)果表明瓜爾豆膠能夠降低木薯淀粉的tanδ，從而使得混合體系表現(xiàn)出更高的彈性。

2.2 瓜爾豆膠對紫薯凝膠持水性的影響

持水性是評價食品凝膠體系最重要的指標之一。如圖2 所示，紫薯凝膠的持水性隨著瓜爾豆膠添加量的增加而顯著增大（P<0.05），且當瓜爾豆膠添加量達1.6%時，紫薯凝膠持水性超過80%。Gularte 和Rosell[31]研究了不同親水膠體對淀粉理化性質(zhì)的影響，結(jié)果表明添加瓜爾豆膠顯著提高了玉米淀粉和馬鈴薯淀粉的持水性。根據(jù)Belorio 等[32]的研究，添加親水膠體能夠顯著增加離心階段施加在淀粉顆粒上的剪切力，這將增強凝膠結(jié)合水的能力。此外，含有大量游離羥基的瓜爾豆膠與帶正電的水分子能夠很好地結(jié)合，從而使得添加了瓜爾豆膠的樣品具有更高的持水性，并且這種結(jié)合能力隨著瓜爾豆膠添加量的增加而增加[29]。

圖2 不同瓜爾豆膠添加量下紫薯凝膠的持水性Fig.2 Water holding capacity of purple sweet potato gels with different guar gum concentrations

2.3 瓜爾豆膠對紫薯凝膠凝膠強度的影響

如圖3 所示，瓜爾豆膠添加量對紫薯凝膠強度有顯著影響（P<0.05），隨著瓜爾豆膠添加量的增加，凝膠強度由29.00 g 增至72.67 g。研究表明，瓜爾豆膠的添加會加強錐栗淀粉凝膠體系中的氫鍵作用力，增多錐栗淀粉與瓜爾豆膠分子間的纏繞點，從而強化了錐栗淀粉凝膠的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，促使凝膠強度增強[33]。值得注意的是，凝膠強度變化趨勢與持水性一致，因此可以推測凝膠持水性受凝膠強度的影響，即凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)越緊密且完整，凝膠束縛水的能力就越強。

圖3 不同瓜爾豆膠添加量下紫薯凝膠的凝膠強度Fig.3 Gel strength of purple sweet potato gels with different guar gum concentrations

2.4 瓜爾豆膠對紫薯凝膠色澤的影響

紫薯凝膠的顏色變化如表2 所示，結(jié)果可知，隨著瓜爾豆膠添加量的增加，紫薯凝膠的亮度由29.48增至30.86，并且添加瓜爾豆膠的紫薯凝膠比空白表現(xiàn)出更強烈的紅色。Hagen[34]的研究表明，具有美學特征的食物對消費者更具吸引力，因為食物的顏色是消費者決定可接受性和偏好的第一要素。因此，高亮度以及鮮艷的紅色在一定程度上能夠更好地吸引消費者。然而，不同添加量的瓜爾豆膠紫薯凝膠的ΔE之間無顯著差異（P>0.05），表明瓜爾豆膠添加量對紫薯凝膠的色差無顯著影響。

表2 不同瓜爾豆膠添加量下紫薯凝膠的色澤特性Table 2 Color properties of purple sweet potato gels with different guar gum concentrations

2.5 瓜爾豆膠對紫薯凝膠打印特性的影響

為了評價紫薯凝膠的打印特性，選擇了立方體結(jié)構(gòu)進行3D 打印試驗。如圖4 所示，未添加瓜爾豆膠的紫薯凝膠，擠出線條腫大且拖絲嚴重，打印結(jié)構(gòu)凹陷坍塌，打印效果差。相較于空白組，添加瓜爾豆膠的紫薯凝膠具有更好的打印效果，且隨著瓜爾豆膠添加量的逐漸增加，紫薯凝膠的打印效果明顯提升，當瓜爾豆膠添加量為1.6%時，紫薯凝膠打印樣品的線條光滑，結(jié)構(gòu)完整，分辨率更高，無坍塌變形，打印效果最優(yōu)。結(jié)合流變特性及凝膠強度結(jié)果可知，空白組和添加瓜爾豆膠的紫薯凝膠均具有剪切稀化行為，易于擠出，適合3D 打印。添加瓜爾豆膠的紫薯凝膠表觀粘度、儲能模量和凝膠強度較高，損耗因子較低，尤其是瓜爾豆膠添加量達到1.2%及1.6%時，這將有利于紫薯凝膠打印過程中線條的連續(xù)擠出及層層堆疊，使其具有較好的自我支撐能力，從而促使打印結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

圖4 不同瓜爾豆膠添加量下紫薯凝膠3D 打印樣品的效果圖Fig.4 Images of 3D printed purple sweet potato gels with different guar gum concentrations

打印樣品的精確度和穩(wěn)定性如表3 所示，平均偏差越大說明打印樣品的精確度和穩(wěn)定性越差。由結(jié)果可知，添加瓜爾豆膠能夠顯著提高打印樣品的精確度（P<0.05），且隨著瓜爾豆膠添加量的逐漸增加，打印樣品的精確度逐漸提高，但不同瓜爾豆膠添加量，紫薯凝膠的打印精確度無顯著性差異（P>0.05）。此外，空白組打印樣品的穩(wěn)定性最差，且隨著瓜爾豆膠添加量的逐漸增加，打印樣品的穩(wěn)定性逐漸提高，當瓜爾豆膠添加量為1.2%和1.6%時，紫薯凝膠打印樣品的穩(wěn)定性無顯著性差異（P>0.05）。原因是空白樣品具有較低的表觀粘度、儲能模量和凝膠強度，并且隨著時間的推移，在層層堆積的重力作用下，樣品自身沒有足夠的機械強度支撐結(jié)構(gòu)的完整性，之前土豆泥打印特性研究中也顯示了類似的結(jié)果[35]。相反，添加瓜爾豆膠能夠顯著提高儲能模量和凝膠強度，從而改善打印樣品穩(wěn)定性。

表3 不同瓜爾豆膠添加量下紫薯凝膠3D 打印樣品的精確度及穩(wěn)定性Table 3 Accuracy and stability of 3D printed purple sweet potato gels with different guar gum concentrations

2.6 瓜爾豆膠對打印紫薯凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響

質(zhì)構(gòu)特性決定了食品的可接受性，因此本研究通過兩次壓縮紫薯凝膠打印樣品來模擬人咀嚼動作從而獲得樣品的質(zhì)構(gòu)特性。質(zhì)構(gòu)特性中內(nèi)聚性反映了材料內(nèi)部顆粒之間的粘附力；膠著性與半固體樣品進入穩(wěn)定狀態(tài)所需的力有關(guān)；而咀嚼性反映了咀嚼固體樣品直到其被吞咽所需的能量[10,36]。由表4 可知，添加瓜爾豆膠能顯著增加紫薯凝膠打印樣品的質(zhì)構(gòu)特性（P<0.05），且隨著瓜爾豆膠添加量的逐漸增加，紫薯凝膠打印樣品的硬度、彈性、黏性、內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性逐漸增加。這可能是因為添加瓜爾豆膠后紫薯凝膠形成了更均勻且致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[37]。有研究表明，較高的內(nèi)聚性和膠著性能夠一定程度上提高消費者的咀嚼體驗[38]。在本研究中，添加瓜爾豆膠的紫薯凝膠打印樣品的內(nèi)聚性及膠著性顯著高于空白樣品（P<0.05）。值得注意的是，質(zhì)構(gòu)特性的結(jié)果表明黏性和膠著性與打印精確度具有一定的相關(guān)性。此外，先前的研究報道表明，凝膠體系在可以打印的同時，線條擠出后必須能立即粘到前一層上[14]?？瞻讟悠返木_度和穩(wěn)定性較差的另一個原因可能是低粘性導致層與層之間粘附的不牢固以及低內(nèi)聚力導致內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散無法有效抗形變。

表4 不同瓜爾豆膠添加量下紫薯凝膠3D 打印樣品的質(zhì)構(gòu)特性Table 4 Texture properties of 3D printed purple sweet potato gels with different guar gum concentrations

2.7 瓜爾豆膠對微觀結(jié)構(gòu)的影響

微觀結(jié)構(gòu)能夠直觀地判斷3D 打印樣品的結(jié)構(gòu)與特性[9]。圖5 為不同瓜爾豆膠添加量下紫薯凝膠3D 打印樣品的掃描電鏡圖。由圖5 可知，空白樣品和添加瓜爾豆膠的紫薯凝膠打印樣品均呈現(xiàn)網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)，表明所有樣品均形成了凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。但是不同瓜爾豆膠添加量下，紫薯凝膠打印樣品的微觀結(jié)構(gòu)存在差異。具體而言，空白樣品和瓜爾豆膠添加量為0.4%的紫薯凝膠打印樣品網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較為松散且孔徑大、分布不均勻。隨著瓜爾豆膠添加量的增加，紫薯凝膠打印樣品網(wǎng)絡孔徑逐漸減小，且孔狀結(jié)構(gòu)分布逐漸均勻，孔隙致密度逐漸提高。結(jié)果表明，不同添加量的瓜爾豆膠對紫薯凝膠微觀結(jié)構(gòu)有顯著影響，這可能是由于瓜爾豆膠分子對糊化淀粉分子起到了橋接作用，使淀粉分子之間的連結(jié)更加緊密從而強化了凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)[21]。

圖5 不同瓜爾豆膠添加量下紫薯凝膠3D 打印樣品的微觀結(jié)構(gòu)（300×）Fig.5 Microstructure of 3D printed purple sweet potato gels with different guar gum concentrations (300×)

2.8 瓜爾豆膠對打印紫薯凝膠官能團的影響

圖6 為不同瓜爾豆膠添加量紫薯凝膠打印樣品的傅里葉變換紅外光譜圖，其可以評價瓜爾豆膠對紫薯凝膠打印樣品特征官能團的影響。由圖6 可知，所有樣品在993、1361、1622、2917 和3268 cm-1附近處有吸收峰。在993 cm-1附近的吸收峰歸因于C-O-H 鍵的彎曲振動、在1361 cm-1左右的吸收峰歸因于CH2鍵的彎曲振動、在1623 cm-1左右的吸收峰歸因于C=O 鍵的伸縮振動、在2915 cm-1左右的吸收峰歸因于CH2鍵的反對稱伸縮振動，在3256 cm-1左右的吸收峰歸因于O-H 鍵的伸縮振動[9,26]。結(jié)果顯示，瓜爾豆膠的添加量不會改變紫薯凝膠打印樣品的特征官能團。但是，隨著瓜爾豆膠添加量的增加，紅外光譜在波數(shù)993 cm-1處發(fā)生紅移。這可能是由于瓜爾豆膠的加入，導致C-O-H 鍵水合水平的改變[39]。此外，與空白樣品比，添加瓜爾豆膠的紫薯凝膠打印樣品在波數(shù)2917 cm-1及3268 cm-1處發(fā)生藍移，說明瓜爾豆膠的添加增強了紫薯凝膠體系內(nèi)的CH2鍵和O-H 鍵。

圖6 不同瓜爾豆膠添加量下紫薯凝膠3D 打印樣品的紅外光譜圖Fig.6 FTIR spectra of 3D printed purple sweet potato gels with different guar gum concentrations

3 結(jié)論

瓜爾豆膠添加量對紫薯凝膠流變特性、凝膠特性、3D 打印特性、質(zhì)構(gòu)特性、微觀結(jié)構(gòu)及官能團均有影響。紫薯凝膠具有剪切稀化行為，屬于弱凝膠流變學體系，適合應用于3D 打印。添加瓜爾豆膠能夠顯著提高紫薯凝膠的儲能模量、損耗模量、持水性、凝膠強度、L*和a*，但不同瓜爾豆膠添加量的紫薯凝膠之間ΔE無顯著性差異。添加瓜爾豆膠能夠顯著改善紫薯凝膠的打印成型效果，且當瓜爾豆膠添加量為 1.2% 和 1.6% 時，紫薯凝膠打印樣品精確度與穩(wěn)定性較高。此外，隨著瓜爾豆膠添加量的增加，紫薯凝膠打印樣品的微觀孔徑逐漸減小，孔狀結(jié)構(gòu)分布逐漸均勻，孔隙致密度逐漸提高。傅里葉變換紅外光譜結(jié)果顯示，添加瓜爾豆膠不會使得紫薯凝膠打印樣品產(chǎn)生新的官能團，但是加強了紫薯凝膠體系中的CH2鍵和 O-H 鍵作用。通過 3D 打印技術(shù)不僅能夠擴展紫薯產(chǎn)品的生產(chǎn)方式提高其附加值，也為植物基材料的3D 打印個性化定制提供理論依據(jù)。今后可進一步探討3D 打印紫薯凝膠的營養(yǎng)吸收特性，為個性化營養(yǎng)定制食品開發(fā)提供參考。