一种3D打印食品原料的研发与制备文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

1. 研究背景

通过计算机软件设计出产品的数字程序, 将信息传达给特定的成型设备即3D打印机, 机器接受程序信息后, 采用分层加工方式, 逐层将原料进行堆叠生成3D产品实体, 因其加工过程与喷墨打印相似故称其为“3D打印技术”^【1】。3D打印作为一项新兴的快速成型技术, 按照“逐层打印, 堆叠成型”生产产品,具有方便、灵活、速度快、精度高等特点, 在航天、医学、食品、建筑、生化、工业、文物保护、配件饰品等诸多领域得以广泛应用。3D食品打印机是在3D打印技术的基础上发展的一种快速食品制造机械, 不仅可以人性化的改变食物形状, 改良食品品质, 还可以自由搭配均衡营养。3D食品打印机让人们无须满身大汗的在炉火前烹煮, 轻轻松松就能制作出美味食品, 其目的在于帮助人们节省手工烹煮时间, 精简制作过程, 从而鼓励人们养成健康的饮食习惯, 多吃自制食品^【2】。3D食品打印还能满足特殊的消费群体, 如老年人、儿童和运动员等, 独特的食品设计需求, 提高了对新技术的需要。可以人性化的改变食物形状, 还可以自由搭配均衡营养。传统的食品生产无法满足人们这样的需求, 因此, 3D食品打印技术具有很好的发展前景。打印材料是目前制约3D打印技术在食品领域广泛应用和发展的瓶颈，食品类3D打印材料的研发成为3D食品打印技术发展的关键^【3】。

葛根属豆科植物，俗称野葛，是传统的中药材之一,其常生长在山坡草丛中或路旁及较阴湿的地方或海拔1000～3200米的山沟林中，我国大部分地区有产。2002年国家卫生部正式批准葛根为“药食同源”植物。它既有药用价值，又有营养保健功效。因此，近年来葛根被广泛应用于食品、药品等领域，素有“南葛北参”之美誉^【4】。葛根中含有淀粉类、黄酮类、葛根苷类、香豆素类、三萜类和三萜皂苷类及其他化学成分。有效物质主要集中在根部，根中已分离出102种化合物，而葛藤、葛花和葛叶中分别分离出17、18、3种化合物^{【5，6，7】}。其中黄酮类55种，葛根苷类7种，香豆素类5种，三萜类和三萜皂苷类30种，其他类25种^【8】。葛根味甘辛，性平，入脾胃经，具生津止渴、解表退热和升阳透疹的功效。经常食用葛根，不仅能强筋壮骨、增强记忆、美容健身、延年益寿，还能调节女性内分泌、丰胸、美容养颜以及抑制多种妇女产后疾病。因此，其有“美容维生素增效剂”“长寿粉”“现代保健绿色食品之神”等美誉^【4】。

葛根富含淀粉，淀粉是很好的食品基材，方便和其他食品组分混合成型 ，在3D打印材料的设计过程中，由于淀粉与冷水形成的淀粉糊在 3D 打印挤压过程会形成暂时性的固体，无法实现 3D 打印。但含水量30%以上时，淀粉可在 55~80 ℃下糊化，并具有一定黏弹性和可塑性，适合于 3D 打印^【9】。豌豆蛋白是一种氨基酸比例均衡，适量添加可提高产品营养，改善产品质构和增强产品稳定性等。本研究以葛根粉为基料，通过探讨 3D 打印对糊化葛根粉理化性质、结构和物性等影响规律，揭示葛根粉实现 3D 打印的物性要求，以期为葛根在3D食品打印领域的应用提供理论依据和技术参数。

二． 拟解决问题

本研究旨在熟悉3D打印机器的工作原理及操作流程，基于葛根药食同源及其富含淀粉的特性，研发并制作出合适的3D打印原料用于打印3D食品。实验得出原料中各组分原料的最佳配比及具体操作方法。

三．主要研究手段

3.1 材料和仪器。

3.1.1 试验材料

葛根，实验室自备；豌豆蛋白，烟台双塔食品股份有限公司；黄油，市售。