2026年2月26日，山东农业大学食品科学与工程学院赵路苹副教授团队在新锐期刊分区农林科学一区Top期刊Food Chemistry: X （IF:8.2）上在线发表了题为“Polysaccharides reinforced sesame oil body interface as 3D printing inks for dysphagia food: focusing on structural characteristics and rheological properties”的研究型论文。
食品3D打印技术，特别是挤出式打印，因其可定制食品形态、质地和营养而受到关注。然而，食品墨水的3D可打印性（受流变特性、微观结构等影响）仍是关键挑战。对于吞咽障碍食品，墨水需兼具良好的打印成型能力和符合吞咽安全的特定质构要求。乳液凝胶因其可调控的流变性、良好机械强度及包埋功能成分的能力，成为有前景的3D打印墨水。
植物源油体（如芝麻油体SOB）作为可持续的天然乳化体系，富含不饱和脂肪酸与生物活性物质，具备类凝胶特性，适用于吞咽障碍等特殊食品。但油体自身流变和力学性能常不足以支撑复杂结构打印，而热处理可通过增强界面蛋白吸附提升其界面强度，从而改善其3D可打印性。
多糖（如κ-卡拉胶、黄原胶、阿拉伯胶）凭借其增稠、凝胶及界面调控能力，常用于改善食品质构与稳定性，是乳液基3D打印墨水的理想组分。三者结构不同，作用机制可能存在不同。目前，多糖与热处理油体界面的相互作用机制、及其对打印性能（流变、结构）和吞咽障碍食品（IDDSI分级适用性）的影响尚不明确，亟待系统研究。
本研究旨在开发基于κ-卡拉胶、黄原胶和阿拉伯胶增强的HSOB基墨水，探究多糖对墨水结构特性和流变特性的影响，并评估其作为吞咽障碍食品的适用性。首先，芝麻籽经过不同温度（50–130°C，20 min）和时间（110°C，10–25 min）烘烤处理，再经浸泡、匀浆、过滤及两步离心提取油体，所得未烘烤和烘烤芝麻油体分别标记为SOB和HSOB。随后，向HSOB中分别添加0.5 wt%的κ-卡拉胶、黄原胶和阿拉伯胶，制备得到基于不同多糖的HSOB打印墨水。通过SDS-PAGE、表观粘度和储能模量等分析SOB和HSOB的成分和流变特性；借助粒径分布、Zeta电位、扫描电镜、光学显微镜、流变学测试和打印模型，表征不同多糖-HSOB墨水的微观结构、流变行为和3D打印性能；结合低场核磁共振、水分分布、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱及化学作用力分析，阐明多糖和HSOB间的分子相互作用机制。最后，对3D打印成品进行IDDSI分级，以评价其对吞咽障碍患者的适用性。本研究预期可为吞咽障碍友好型食品的3D打印用多糖增强乳液凝胶墨水开发提供理论依据，并推动3D食品打印技术在医学营养领域的应用发展。
研究亮点
• 比较了添加不同多糖的热处理芝麻油体（HSOB）的微观结构。
• 多糖的加入增强了打印墨水的粘度和剪切稀化能力。
• 含κ-卡拉胶的HSOB（κ-GC-HSOB）墨水具有优异的打印精度和自支撑能力。
• κ-GC-HSOB体系主要通过疏水相互作用、氢键和二硫键形成。
• κ-卡拉胶改善了HSOB的质构并有效调控了其吞咽特性。
研究结论
（1）多糖类型是影响墨水流变特性、微观结构和相互作用的关键因素，从而改变其3D可打印性。
（2）含κ-卡拉胶的HSOB墨水表现出优异的凝胶强度、高硬度、良好的自支撑能力，且在打印过程中形变最小。
（3）κ-卡拉胶促进了体系的额外二硫键的形成、疏水相互作用以及更多β-折叠结构的产生，同时通过吸附在HSOB表面促进了交联网络的形成。
（4）阿拉伯胶的添加导致了HSOB结构发生坍塌，使得凝胶结构弱化，3D打印效果不佳。
（5）HSOB和含阿拉伯胶的HSOB属于4级吞咽障碍食品，而含κ-卡拉胶和含黄原胶的HSOB属于5级。
（6）本研究为提升基于油体的吞咽障碍食品的3D打印性能提供了策略，并为开发特殊膳食产品中的功能性胶体体系提供了理论基础。
图文赏析
图1. 图文摘要。
图2. SOB和HSOB的成分和流变特性：(a) SDS-PAGE电泳、(b和c) 不同加热温度与时间下的基本成分、(d和e) 表观粘度、(f和g) 线性黏弹区内的储能模量（G′）。SOB：芝麻油体、HSOB：热处理芝麻油体。
图3. 不同HSOB基墨水的冷冻扫描电镜图及其结构模型。标尺为10 μm。HSOB：热处理芝麻油体。
图4. 不同HSOB基墨水的理化指标：(a) 粒径分布、(b) 光学显微结构（标尺为20 μm）、(c) 平均粒径和(d) Zeta电位。HSOB：热处理芝麻油体。
图5. 不同HSOB基墨水的流变特性：(a) 频率扫描、(b) 损耗角正切、(c和d) 粘度行为、(e) 应变扫描、(f) 线性黏弹区的储能模量（G′）、(g) 三步阶跃剪切测试和(h) 恢复率。HSOB：热处理芝麻油体。
图6. 不同HSOB基墨水的3D打印性能：(a)和(b) 分别为打印0和60 min的三角形结构，(c)和(d) 分别为打印0和60 min的圆柱体结构，(e)、(f)、(g)和(h)为对应打印结构的精度分析。HSOB：热处理芝麻油体。
图7. 不同HSOB基墨水的分子间相互作用的微观指标表征：(a) 低场核磁共振图谱、(b) 水分状态分布、(c) 拉曼光谱、(d) 化学作用力分析、(e) 傅里叶变换红外光谱和(f) 蛋白质二级结构。HSOB：热处理芝麻油体。
图8. 基于不同多糖的HSOB墨水进行国际吞咽障碍食物标准测试。HSOB：热处理芝麻油体。
作者简介
赵路苹，硕士生导师，山东省特派员，山东农业大学创新创业导师。研究方向为粮油副产物高值化利用、植物油体乳液调控、蛋白改性及功能性产品开发。主持山东省重点研发计划、山东省自然科学基金等5项目，参与十四五国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省重点研发计划、企业横向课题等项目12项。发表SCI论文30余篇。参与并获中国商业联合会科技进步二等奖，获得第八届山东省“互联网+”大学生创新创业大赛“优秀创新创业导师”、第十三届山东省大学生科技节“优秀指导教师”称号。