2026年9月10日，河南科技学院食品学院刘本国教授团队在中科院农林科学一区Top期刊Food Research International（IF=8.8）上在线发表了题为“Gelatin/peach gum composite-stabilized high internal phase emulsion gels for 3D printing and fucoxanthin delivery” 的研究论文。
高内相乳液（HIPE，内相体积分数 > 74%）中紧密堆积的油滴可形成自支撑的类凝胶网络，能结构化液态油、模拟固体脂肪的质构，是替代动物脂肪与部分氢化油的重要平台。但作为食品3D打印墨水，它还需同时满足挤出时显著剪切变稀、沉积后快速结构恢复、并具备足够自支撑强度等流变要求；而在其中负载岩藻黄素（FX）等亲脂性功能因子，则是提升体系营养价值的有效途径。
然而，明胶（GL）单独稳定的HIPE凝胶普遍存在物理稳定性不足、递送效率偏低的短板；已报道的蛋白-多糖复合物稳定体系，也多难以在打印保真度、环境稳定性与生物可及性之间取得兼顾——根源在于对生物聚合物在界面层的动态组装与凝胶网络稳定机制认识仍不完整。
桃胶（PG）是年产量超1万吨却长期低值利用的农业副产物，其支链结构赋予天然两亲性，水结合能力优于阿拉伯胶且成本更低。本研究以GL-PG构建复合微凝胶颗粒稳定负载岩藻黄素的HIPE凝胶，假设两者可通过氢键与疏水作用互补，同步提升物理稳定性、打印保真度与功能因子递送效率。
研究亮点
开发了一种新型的GL-PG复合物稳定的HIPE凝胶，体系清洁无表面活性剂。
将其开发为可用于FX递送的3D打印食品墨水。
GL-PG在3:1质量比下可实现稳定的界面颗粒吸附。
3%颗粒浓度使体系获得优异的结构稳定性与99.40%的3D打印精度。
HIPE包封使FX的生物可及性由18.69%提升至66.88%（约 3.6 倍）。
核心实验平台
本研究采用杭州时印科技有限公司FOODBOT-S2 Pro食品3D打印机作为核心成型实验设备，配置1.0 mm圆柱形喷嘴，在挤出流量1 mm³/s、层厚1.2 mm、室温打印的统一参数条件下，以字母 “A” 为标准成型模型，完成不同配方乳液的打印保真度量化测试，精准评估墨水的挤出流畅性、成型清晰度与形状保持能力。
核心研究结果
（1）GL /PG质量比3:1为最优复合比例，复合微凝胶两亲性均衡（三相接触角 94.40°），界面张力低至24.05 mN/m；傅里叶红外光谱证实二者通过羟基与酰胺基团形成氢键相互作用，分子间相容性与结构稳定性显著提升。
（2）颗粒浓度可剂量依赖性调控高内相乳液微观结构，浓度从0.5%升至3%时，平均液滴尺寸从11.79 μm显著减小至2.65 μm，粒径分布由宽多峰变为窄单峰；3%组形成致密连续界面层与体相三维网络，4%颗粒过载引发桥联絮凝，乳液结构稳定性下降。
（3）复合微凝胶显著优化乳液流变特性与3D打印适性，3%配方表现最优：体系呈典型剪切变稀特性与类固体黏弹性行为，20~80℃区间储能模量保持稳定；打印整体保真度达99.40%，成型轮廓清晰，自支撑性与结构稳定性优异。
（4）3%配方乳液具备全维度环境稳定性：8000 rpm离心10 min无油水分离，90℃加热30 min结构完整无渗油；50℃加速储存12天，脂质氢过氧化物与丙二醛含量为所有组别最低，致密界面层有效阻隔氧气与自由基扩散。
（5）改性HIPE可作为FX的高效递送载体，3%FX体外消化生物可及性达66.88%，是游离油体系的3.6倍；更小的液滴尺寸与可控界面结构优化脂酶作用动力学，促进活性物的胶束增溶与吸收利用。
图文赏析
图1. 图文摘要。
图2. 复合微凝胶颗粒的乳化外观（A）、接触角（B）、界面张力（C）与 FTIR 光谱（D）。
图3. FX-HIPEs的外观表现：pH优化（A）与油相体积分数φ优化（B）。
图4. 颗粒浓度对FX-HIPEs液滴粒径（A–F）与宏观外观（G）的影响（标尺50 μm）。
图5. 颗粒浓度对FX-HIPEs微观形貌的影响（标尺50 μm；尼罗红标油相、尼罗蓝A标水相）。
图6. 颗粒浓度对FX-HIPEs流变学性质的影响（频率扫描G′/G″、稳态剪切黏度曲线、温度扫描G′变化）。
图7. 颗粒浓度（0.5%–4%，对应 A–E）对FX-HIPE凝胶3D打印性能的影响。以D组（3% 颗粒）为例，D1、D2、D3中的红色虚线分别对应打印线宽、设计模型 “A” 的宽度与模型高度。
图8. 颗粒浓度对FX-HIPEs离心稳定性（A）、热稳定性（B）与氧化稳定性（C–D）的影响。
图9. 颗粒浓度对消化程度（标尺10 μm）及HIPEs中FX生物可及性的影响。
研究总结
策略创新：开发明胶-桃胶复合微凝胶稳定剂，实现农业副产物桃胶的高值化利用，无需合成表面活性剂，符合清洁标签与可持续发展趋势。
机制清晰：揭示了蛋白-多糖复合体系 “界面吸附成膜+连续相网络强化” 的双重稳定机制，为功能型HIPE墨水的理性设计提供了系统的理论支撑。
设备价值凸显：杭州时印科技食品3D打印机凭借稳定的挤出控制与高精度成型能力，完成了多梯度配方的打印性能量化与精度验证，为乳液墨水的成型评价提供了专业硬件支撑。
前瞻方向：作者指出颗粒浓度与打印/递送性能之间的关联规律，可为HIPE基3D食品打印体系的设计提供参考；后续需通过脂解动力学实时监测、胶束增溶效率等直接证据进一步验证界面调控机制。
作者简介
刘本国，河南科技学院食品学院三级教授、博士生导师，食品学院分析检测中心主任。中原科技创新领军人才，河南省高层次人才，澳大利亚政府奋进研究奖学金获得者，河南省杰出青年科学基金获得者，河南省高校“脂源性多酚开发与利用”科技创新团队带头人，河南省现代农业与未来食品研究会理事。主要从事食品化学、功能性食品等领域的研究与开发工作。近年来主持国家自然科学基金项目4项及省部级课题多项；以第一/通讯作者发表SCI论文100余篇；获授权国家发明专利7项，获河南省科技进步奖5项。