[发明专利]一种利用蓝莓花青素自发变色实现彩色果冻4D打印的方法

说明书

本发明提供一种利用蓝莓花青素自发变色实现彩色果冻4D打印的方法，涉及食品加工工艺，属于食品加工技术领域。本发明分别将两份原料充分混合，对其分别进行调配、均质、凝胶化、冷却、装料、脱气，随后使用双喷头打印机根据建立好的3D打印模型进行多物料的载色层和控色层逐层交替的3D打印。打印完成的载色层果冻的颜色将从紫红色在2min内根据接触的变色层的pH值分别变化为：红色；紫色；蓝色。在3D打印的基础上实现第四维度的变化。经这种方法打印出的食品具有更丰富的视觉效果，可实现产品的个性化、多元化制作。

技术领域

本发明涉及一种利用蓝莓花青素自发变色实现彩色果冻4D打印的方法，主要用于含有天然果蔬花青素的果冻类食品的3D打印，涉及食品加工工艺，属于食品加工技术领域。

背景技术

“3D打印”，其核心原理是逐层打印，层与层叠加成立体图案。具体来说，3D打印包含三个流程，一是利用计算机软件，如CAD等进行三维图案的设计；二是对三维图案进行切片，形成多层的二维平面图及其每层的打印轨迹；三是利用数控系统对打印机进行路径控制并完成打印。与传统的模具制造方法相比，3D打印技术可以实现高度复杂结构产品的制造并且提高产品的精度和质量，最大限度节省材料，设计灵活，个性化定制，同时实现批量定制生产，使快速制造变得经济节约。

随着消费者对食品的口味、外观和健康的要求越来越高，食品的定制化程度也越来越高，使得食品3D打印技术受到越来越多的关注和发展。食品3D打印的目标是生产效率更高、覆盖成本更低的按订单生产模式。与传统的供应链模式相比，3D打印的供应链大大降低了配送成本，简化定制食品服务。

所谓的4D打印，准确地说是一种能够自动变形的材料，只需特定条件(如温度、湿度等)，不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计发生第四维度的变化，这种变化通常涉及颜色、风味以及形状。Khoo等(2015)提出4D打印为使用适当的添加剂制造技术构建物理对象的过程，铺设一系列具有不同性能的刺激反应复合材料或多材料。在构建之后，物体对来自自然环境或通过人类干预产生的刺激做出反应，导致通过时间造成身体或化学状态的变化。4D打印技术不仅是一种生产工具的革命，更是一种由生产资料改变而引发未来整个商业生态结构方式改变的一种技术，因而颠覆的将不只是制造技术。但是，目前4D打印的概念在食品领域的研究和应用还非常有限。本方法提出的蓝莓花青素自发变色催化变色实现彩色果冻4D打印的方法是以构建不同性能的两种果冻材料，通过3D打印技术铺设，使其两种材料在接连处相互交融、刺激，最终自发发生变色现象来实现4D变化，也实现了复合4D打印。

花青素又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，是花色苷水解而得的有颜色的苷元。水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分与之有关。在植物细胞液泡不同的pH值条件下，花青素使花瓣呈现五彩缤纷的颜色。花青素分子中存在高度分子共扼体系，含有酸性与碱性基团，易溶于水、甲醇、乙醇、稀碱与稀酸等极性溶剂中。在紫外与可见光区域均具较强吸收，紫外区最大吸收波长在280nm附近，可见光区域最大吸收波长在500～550nm范围内。花青素类物质的颜色随pH值变化而变化，pH 7呈红色，pH＝7～8时呈紫色，pH11时呈蓝色。花青素属于生物类黄酮物质，而黄酮物质最主要的生理活性功能是自由基清除能力和抗氧化能力。随着科技的发展，人们对食品添加剂的安全性越来越重视，天然添加剂的开发利用已成为添加剂发展使用的总趋势。花青素在食品中不但可作为营养强化剂，而且还可作为食品防腐剂代替苯甲酸等合成防腐剂，并且可作为食品着色剂应用于平常饮料和食品，符合人们对食品添加剂天然、安全、健康的总要求。