本发明涉及食品加工，特别涉及一种适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、肉类是人类摄取蛋白质、脂肪等营养成分的重要来源。然而，生产动物肉产品不仅占用大量资源，还会产生大量粪便、污水与二氧化碳，同时人口增长带来优质动物蛋白供给压力加剧和消费者健康意识提升，开发可持续、低碳的肉类替代产品成为食品工业的重要发展方向。植物基肉制品是以植物原料（如豆类、坚果类、谷物类等，也包括藻类及真菌类等）或其加工品作为蛋白质、脂肪的来源，添加或不添加其他辅料、食品添加剂（含营养强化剂），经加工制成的具有类似畜、禽、水产等动物肉制品质构、风味、形态等特征的食品。作为传统动物肉类的替代品，因其高蛋白、低脂肪以及来源可持续性而备受关注。

2、豌豆蛋白（pea protein isolate，ppi）是植物性蛋白的一种，其具有低致敏性、生物利用度高、无转基因问题、氨基酸比例平衡和营养价值高等优点，成为构建植物基肉制品的理想原料。然而，天然豌豆蛋白在单独成胶时存在网络结构松散、机械强度低、持水能力弱等问题，导致制备得到的植物蛋白肉成型性较差、纤维结构较差，难以模拟真实肉类的质地与口感，限制了其在高端仿肉制品及3d打印领域的应用。

3、3d打印技术为开发具有复杂结构和个性化营养的植物基肉制品提供了新途径。3d打印食品的成功关键在于打印“墨水”的流变学特性，如剪切稀化性、触变恢复性、屈服应力等。近年来，有研究者尝试通过与多糖协同作用构建复合凝胶体系以改善豌豆蛋白的流变和凝胶性能。虽然在改善豌豆蛋白的凝胶性能方面取得了一定进展，但所得的复合凝胶体系的的机械强度弱、热稳定性差和持水性能弱，难以满足3d打印所需的流变性和机械支撑，无法适应食品生产或食用时的热加工过程，导致其作为肉类替代品的质地、口感、力学性能等方面仍不尽人意。因此，开发一种新型的兼具优异的3d打印适应性和肉类质构的豌豆蛋白-多糖复合凝胶体系，对于植物基肉制品的3d打印制造具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有技术中天然豌豆蛋白成胶时网络结构松散、机械强度低、持水能力弱和/或现有改性方法难以兼顾打印精度、适应性和与肉类质构的问题，本发明基于热不可逆凝胶多糖-可得然胶和热可逆多糖-κ-卡拉胶与豌豆蛋白在特定比例下复配，提供了一种新型的适用于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶，并提供了该复合凝胶的制备方法和应用。

2、为实现上述目的，本发明具体通过以下技术方案实现：

3、本发明第一方面提供了一种适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶，按质量份数计，包括豌豆蛋白10-30份、可得然胶0.5-1.5份和κ-卡拉胶0.5-1.5份。

4、进一步地，所述豌豆蛋白的质量份数为20-30份；更进一步地，所述豌豆蛋白的质量份数为25份。

5、进一步地，所述可得然胶和所述κ-卡拉胶的总质量份数为2份。

6、进一步地，所述可得然胶与所述κ-卡拉胶的质量比为1：1。

7、本发明第二方面提供了如上所述的适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶的制备方法，包括以下步骤：

8、s1、将豌豆蛋白分散于溶剂中，于4-10℃下静置4-12小时，得到豌豆蛋白溶液；

9、s2、将可得然胶和κ-卡拉胶加入豌豆蛋白溶液中，混合均匀，得到复合凝胶油墨；

10、s3、将所述复合凝胶油墨进行3d打印，之后，经定型处理，得到3d打印成型体；

11、s4、采用蒸制法熟化所述3d打印成型体，得到所述豌豆蛋白-多糖复合凝胶。

12、进一步地，步骤s1中，所述溶剂为水；所述豌豆蛋白与所述溶剂的质量体积比按g：ml计，为10-30：100。

13、进一步地，步骤s3中，所述3d打印的参数包括：喷嘴直径0.8-1.5 mm，打印速度15-30 mm/s，层高0.8-1.2 mm，填充密度80%-100%，打印温度20-30℃。

14、进一步地，步骤s3中，所述定型处理包括：将所述3d打印的物体在4-10℃下冷藏0.5-2小时。

15、进一步地，步骤s4中，采用蒸制法熟化3d打印成型体包括：将所述3d打印成型体在80-100℃下蒸制10-20分钟。

16、本发明第三方面提供了如上所述的适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶在制备植物基肉制品、仿生肉制品或凝胶食品中的应用。

17、本发明的优点及积极效果为：

18、本发明基于热不可逆凝胶多糖-可得然胶和热可逆多糖-κ-卡拉胶与豌豆蛋白在特定比例下复配，显著改善了天然豌豆分离蛋白的成胶性能。通过可得然胶提供刚性骨架，κ-卡拉胶提供弹性填充相，与豌豆蛋白形成互穿网络结构，有利于形成结构坚实并兼具高弹性、韧性和可逆性的高强度凝胶，改善了复合凝胶的力学性能、保水能力、热稳定性、流变学性能和质构特性，增强了凝胶结构的长期稳定性和循环自修复能力。且复合凝胶表现出剪切稀化行为、具有适中的稠度系数和优异的触变恢复率，适用于3d打印，具有打印时挤出流畅、流动性好、打印模型精度和稳定性高等优势，在植物基食品或凝胶食品制备领域具有高经济效益。

技术特征：

1.一种适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶，其特征在于，按质量份数计，包括豌豆蛋白10-30份、可得然胶0.5-1.5份和κ-卡拉胶0.5-1.5份。

2.根据权利要求1所述的适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶，其特征在于，所述豌豆蛋白的质量份数为20-30份。

3.根据权利要求2所述的适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶，其特征在于，所述豌豆蛋白的质量份数为25份。

4.根据权利要求1所述的适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶，其特征在于，所述可得然胶和所述κ-卡拉胶的总质量份数为2份。

5.根据权利要求1所述的适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶，其特征在于，所述可得然胶与所述κ-卡拉胶的质量比为1：1。

6.一种适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-5任一项所述的适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述溶剂为水；

8.根据权利要求6所述的适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述3d打印的参数包括：喷嘴直径0.8-1.5 mm，打印速度15-30 mm/s，层高0.8-1.2 mm，填充密度80%-100%，打印温度20-30℃；

9.根据权利要求6所述的适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶的制备方法，其特征在于，步骤s4中，采用蒸制法熟化3d打印成型体包括：将所述3d打印成型体在80-100℃下蒸制10-20分钟。

10.如权利要求1-5任一项所述的适于3d打印的豌豆蛋白-多糖复合凝胶在制备植物基肉制品、仿生肉制品或凝胶食品中的应用。

技术总结
本发明属于食品加工技术领域，尤其涉及一种适于3D打印的豌豆蛋白‑多糖复合凝胶及其制备方法和应用。所述复合凝胶包括豌豆蛋白10‑30份、可得然胶0.5‑1.5份和κ‑卡拉胶0.5‑1.5份。本发明通过可得然胶提供刚性骨架，κ‑卡拉胶提供弹性填充相，与豌豆蛋白形成互穿网络结构，有利于形成结构坚实并兼具高弹性、韧性和可逆性的高强度凝胶，改善了复合凝胶的力学性能、保水能力、热稳定性、流变学性能和质构特性，增强了凝胶结构的长期稳定性和循环自修复能力。且复合凝胶适用于3D打印，具有打印时挤出流畅、流动性好、打印模型精度和稳定性高等优势，在植物基食品或凝胶食品制备领域具有高经济效益。
技术研发人员：胡杨,展晓凤,周卫霞,荣建华
受保护的技术使用者：华中农业大学
技术研发日：
技术公布日：2026/9/4