2026年6月11日，中国农业科学院农产品加工研究所王凤忠、刘丽娅研究员团队在中科院农林科学一区Top期刊Food Chemistry（IF=10.4）上在线发表了题为“Development of high protein 3D printed dysphagia salmon analogs based on walnut protein-egg white protein emulsion gels ”的研究论文。该研究利用核桃蛋白与蛋清蛋白复合乳液凝胶，成功制备了适用于吞咽障碍人群的高蛋白3D打印三文鱼类似物，并通过烘焙与蒸煮后处理实现了风味与质地的精准调控。
全球老年群体中13%~68%存在吞咽障碍风险，易引发营养不良、吸入性肺炎等严重并发症，开发兼具吞咽安全性与充足营养的特膳食品已成为迫切需求。传统质构改良食品普遍存在感官接受度低、形态单一的问题，难以提升老年人进食意愿，最终加剧营养摄入不足。3D食品打印技术可通过精准调控质构与造型，定制化生产适配不同吞咽等级的食品，是破解这一痛点的重要方向。
高蛋白强化是吞咽障碍食品开发的核心原则，充足的蛋白质可维持老年肌肉量、预防营养不良。核桃榨油副产物核桃粕蛋白含量高达45%，是优质的植物蛋白资源，但核桃蛋白谷蛋白占比高、水溶性差，单独成胶能力弱，难以直接制备高性能凝胶基打印墨水。采用双蛋白复配策略，引入成胶性优异的蛋清蛋白构建复合乳液凝胶，是提升核桃蛋白基体系打印适性的可行方案。
三文鱼作为全球广受欢迎的海鲜产品，凭借标志性的色泽与质构，常被用作食品模拟的研究模型。现有3D打印三文鱼模拟物研究多聚焦普通人群产品，针对吞咽障碍人群的定向开发仍较为缺乏。同时，打印后烘烤、蒸煮等熟化处理会显著改变产品质构、风味与吞咽特性，但后处理对3D打印模拟海鲜吞咽适性与感官品质的调控规律仍不明确。为此，本研究构建核桃蛋白-蛋清蛋白复合乳液凝胶体系，优化3D打印配方，并探究不同后处理工艺对三文鱼模拟物品质的影响，筛选适配吞咽障碍人群的最优方案。
研究亮点
含20%蛋清蛋白的核桃蛋白-蛋清蛋白复合乳液凝胶具备最优的3D打印性能。
蛋清蛋白的引入可显著提升核桃蛋白-蛋清蛋白乳液凝胶的力学性能。
随蛋清蛋白与核桃蛋白的配比升高，乳液凝胶的微观结构更趋致密。
烘烤3 min的3D打印三文鱼模拟物适配老年吞咽障碍人群食用。
核心实验平台
本研究采用杭州时印科技有限公司食品3D打印机作为核心成型设备，完成乳液凝胶的打印性能测试与三文鱼模拟物的定制化制备。设备搭载双进料系统，可同步输出模拟肌肉的核桃蛋白基黄色墨水与模拟脂肪的大豆分离蛋白基白色墨水，精准还原三文鱼肌肉-脂肪交替的天然结构。实验通过标准造型打印评价不同配方的打印精度、成型稳定性与结构保形性，为配方筛选提供可靠的硬件支撑；最终最优配方可实现三文鱼鱼片造型的高保真打印，细节完整、分层清晰。
核心研究结果
（1）蛋清蛋白可定向调控乳液凝胶流变性能，随蛋清蛋白占比提升，体系表观粘度、储能模量与屈服应力逐步升高；20%蛋清蛋白配比下，乳液凝胶挤出性与自支撑性平衡最佳，打印精度与结构稳定性最优，占比过高则易出现断丝、成型粗糙。
（2）氢键是复合凝胶网络的核心作用力，蛋清蛋白可致密微观结构。蛋清蛋白引入后体系氢键作用显著增强，协同构建稳定凝胶网络；微观上凝胶孔径与孔隙率随蛋清占比升高逐步降低，20%蛋清组结构均匀致密，为成型保形提供结构支撑。
（3）后处理工艺可差异化调控产品质构与吞咽等级。烘烤通过美拉德反应赋予产品类三文鱼熟制色泽，质构随烘烤时间延长显著变硬；蒸煮产品色泽更亮、质构更软。经IDDSI验证，3 min烘烤为5级、7 min烘烤为6级、蒸煮与未处理为4级，可适配不同程度吞咽障碍人群。
（4）100℃烘烤3 min感官与风味表现最佳。该组产品在色泽仿真度、脂香风味、吞咽顺滑度上评分最高，可富集1-辛烯-3-酮等特征香气，形成烤香与脂香均衡的风味轮廓，兼具吞咽安全性与感官接受度。
图文赏析
图1. 不同配比核桃蛋白-蛋清蛋白乳液凝胶的打印成品形貌 (A)、打印精度 (B)，以及边长、表面积、高度的形变率 (C、D、E)。不同字母表示组间存在显著性差异（P<0.05）。
图2. 核桃蛋白-蛋清蛋白乳液凝胶的流变学表征：表观粘度 (A)、应变扫描 (B)、屈服应力 (C) 及频率扫描 (D、E、F) 分析。不同字母表示组间存在显著性差异（P<0.05）。
图3. 不同配比核桃蛋白-蛋清蛋白乳液凝胶的横向弛豫时间 (T₂) 曲线 (A)、分子间作用力 (B)、傅里叶变换红外光谱 (FT-IR)(C) 及微观形貌。不同大写字母表示组间整体存在显著性差异（P<0.05）；不同小写字母 (a、b、c、d) 表示同一种分子间作用力在不同样品间存在显著性差异。
图4. 后处理前后3D打印三文鱼模拟物的品质表征：色泽参数 (A：3D 打印三文鱼模拟物整体、B：黄色肌肉部分、C：白色脂肪部分)、感官评分 (D：雷达图、E：总分) 及挥发性香气物质 (F：整体分布、G：相对气味活度值 rOAV≥1 的关键物质)。不同字母表示组间存在显著性差异（P<0.05）。
研究总结
最优配方明确：80%核桃蛋白+20%蛋清蛋白为最佳复配比例——蛋清蛋白通过增强氢键作用构建致密微观网络，提升乳液凝胶的机械强度与打印性能。
最优工艺确定：100°C烘焙3 min为最佳后处理方案——产品符合IDDSI 5级吞咽安全标准，感官评分最高，兼具三文鱼色泽、烤香脂肪香韵及顺滑吞咽口感。
设备价值凸显：杭州时印科技食品3D打印机凭借稳定的双色双料协同挤出控制与高精度成型能力，完成三文鱼片复杂仿生结构的精准打印，为高蛋白吞咽障碍膳食的个性化制造提供了专业硬件支撑。
应用前景广阔：该研究实现了核桃蛋白副产物的高值化利用，通过3D打印+后处理的组合方案，打通了高蛋白吞咽障碍海鲜模拟食品的制备路径，兼具营养健康价值与产业化潜力。
作者简介
王凤忠，博士，博士生导师，研究员，现任农业农村部食物与营养发展研究所所长，农业农村部“神农英才计划”领军人才，中国农业科学院首批“转化英才”。长期从事微生物、农产品加工、营养健康与功能食品研究、高等教育与培训工作。主持国家重点研发计划项目、国家农业科技创新工程、国家现代产业技术体系等50余项；主持起草农产品加工和大健康产业发展相关规划10余项；发表学术论文300余篇，授权国家发明专利50余项；制定行业和团体标准16项，编写著作17本；获得国级批示2项；获省部级等各类科技奖励6项。
刘丽娅，博士，中国农业科学院研究员、食物营养与功能性食品创新团队骨干，内蒙古“三区”科技人才。主要从事蛋白质界面化学、食品多相体系微观结构设计研究方向。主持国家自然科学基金面上项目、农业行业标准、国家重点研发计划子课题等国家及省部级项目10项；主持中盐集团等企业项目9项；发表学术论文70余篇；授权国家发明专利20余项；主持和参与制定农业行业标准、团体标准8项；主/副主编著作5部；获中国农科院青年科技奖等省部级奖励8项。