【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于食品3d打印加工，具体涉及一种基于酵母蛋白的增强型3d打印油墨及其3d打印性能的量化评价方法。
技术介绍
1、3d打印技术是通过逐层沉积的方式来生产三维产品的技术。近年来，3d打印技术已经在汽车制造、航空航天、食品加工和医疗保健等领域得到了广泛的应用。食品3d打印技术可以个性化定制食品营养和外观，满足不同的消费者需求。目前，食品领域的3d打印大多数采用直接写入式打印材料，采用挤出型3d打印装置。然而，缺少适宜的流变特性、高保真度和抗变形的食品油墨是目前限制其发展的重要因素。与此同时，目前3d打印领域的研究主要集中在不同类型食品油墨的开发与应用方面，未见与3d打印油墨的挤出性和支撑性的相关性研究。挤出性和支撑性是影响油墨3d打印性能的两个至关重要的因素，直接关系到油墨的可打印性和样品的打印精度，因此深入研究反映油墨挤出性和支撑性的指标，对未来开发3d打印油墨具有重要的意义。
2、酵母蛋白是以酵母为原料生产得到的一种微生物蛋白，满足“向微生物要蛋白”的战略要求。酵母蛋白中含有八种必需氨基酸，具有增肌、抗肌肉流失、调理肠道等益处；同时由于其采用工厂化生产方式生产周期短、生产不受自然条件的限制、产量高、品质佳且稳定。目前，未有将酵母蛋白用于食品3d打印领域的研究。有关蛋白质3d打印油墨的制备多数使用的为动植物蛋白，而植物蛋白生产过程中所产生的土地资源短缺、生产周期长和转基因风险以及动物蛋白生产中产生的抗生素残留已经成为阻碍两者发展的重要因素。酵母蛋白作为微生物蛋白的一种，将其用作动植物蛋白的替代蛋白具有巨大的发
技术实现思路
1、本专利技术克服了现有技术不足，提供了一种基于酵母蛋白的增强型3d打印油墨及其3d打印性能的量化评价方法。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种基于酵母蛋白的增强型3d打印油墨，所述方法包括以下步骤：
4、(1)分别称取酵母蛋白、淀粉、卡拉胶和水，将四种物质混合并搅拌均匀，得到酵母蛋白-淀粉-卡拉胶复合物；
5、(2)将酵母蛋白-淀粉-卡拉胶复合物于70-100℃加热15-120分钟，在加热过程中不断搅拌以确保淀粉充分糊化；
6、(3)将混合物冷却至室温，得到用于3d打印的油墨。
7、优选地，所述步骤(1)中，按重量份计：酵母蛋白0.25-2份、淀粉5-15份、卡拉胶0.05-0.12份，水50-150份。
8、优选地，所述步骤(1)中，所使用的酵母蛋白中蛋白质含量为60％-95％，酵母蛋白分子量≥2000(％)占比为35％-78％。
9、所述制备方法得到的3d打印油墨的3d打印性能的量化评价方法，包括以下步骤：
10、(1′)对3d打印油墨进行3d打印实验，对油墨所表现出的打印性能(打印精度)进行评价；
11、(2′)测试油墨的流变和质构性能，并通过pca分析评价流变和质构测试指标的贡献率，确定主成分；
12、(3′)结合实际3d打印实验与pca分析结果，确定影响油墨打印性能即挤出性和支撑性的指标；
13、(4′)通过线性判别分析(lda)建立打印性能(挤出性和支撑性)预测模型，并对油墨挤出性和支撑性进行判定，量化了对油墨挤出性的和支撑性的评价方法。
14、优选地，步骤(1′)中，3d打印实验的具体参数为：打印模型为22mm×22mm×15mm的长方体，打印温度为20-35℃，喷嘴直径为0.8mm，打印速度为20mm/s；
15、优选地，步骤(1′)中，油墨3d打印性能的评价通过打印精度来实现，打印精度的具体计算公式为：
16、
17、其中，he、hc和lb分别为打印样品的边缘高度、中心高度和长度，hs和ls分别为模型所设定的高度和长度，打印精度小于90％视为打印精度低，大于90％视为打印精度高。
18、优选地，步骤(2′)中，流变学测试的具体步骤为：
19、(1″)表观粘度测试：获得油墨的表观粘度随剪切速率的变化曲线，使用幂律模型进行拟合，得到稠度系数(k)和流动指数(n)；
20、(2″)频率扫描测试：获得油墨的储能模量(g′)、损耗模量(g″)和复合模量(g*)随角频率的变化曲线。
21、优选地，步骤(2′)中，质构测试的具体参数为：选择全质构分析(tpa)模式，p36/r探头，触发力为5g，压缩形变为50％；测试前速度为5mm/s；测试和测试后速度为1mm/s；两次压缩之间的时间间隔为5s。
22、优选地，步骤(3′)中，所确定的影响油墨打印性能即挤出性和支撑性的指标为k、g′、g″和硬度。
23、优选地，步骤(4′)中，预测模型的建立步骤为：通过3d打印实验评价油墨打印性能；通过流变和质构测试，得到k、g′、g″和硬度四个指标所对应的数值，再运用线性判别分析(lda)，获得模型中的不同分类参数。
24、优选地，步骤(4′)中，通过lda建立油墨挤出性和支撑性的预测模型为：
25、y1＝0.190×g′+1.892×g″+1.799×k+1.753×硬度-1367.382；
26、y2＝0.225×g′+2.103×g″+2.011×k+1.951×硬度-1719.633；
27、y3＝0.275×g′+2.364×g″+2.248×k+2.183×硬度-2222.247；
28、y4＝0.315×g′+2.879×g″+2.722×k+2.666×硬度-3226.843；
29、注：y1、y2、y3、y4分别为可挤出不可支撑打印精度低、可挤出可支撑打印精度低、可挤出可支撑且打印精度高、不可挤出可支撑。
30、优选地，步骤(4′)中，通过建立的预测模型对油墨挤出性和支撑性进行判定的具体过程为：将油墨的参数值(k、g′、g″和硬度)分别带入到四个预测模型(y1、y2、y3、y4)中，分别计算油墨在四个模型上的数值(y)，并按照最大的模型数值对油墨进行归类。
31、相对于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
32、1、本专利技术所用的酵母蛋白是一种来源于酵母的微生物蛋白，满足“向微生物要蛋白”的战略要求，将其加入到淀粉基油墨中可显著提高油墨的3d打印性能，且油墨制备工艺简单；由于酵母蛋白品质稳定、产量大、生产周期较短，适合工业化大规模生产；同时可以避免植物蛋白生产中土地资源短缺、生产周期长以及动物蛋白生产中抗生素残留的缺点，是一种理想的蛋白质来源。
33、2、本专利技术通过实际的3d打印实验评价油墨的打印性能，并研究油墨的流变和质构特性，对油墨的流变和质构测试指标进行pca分析，得到反映油墨挤出性和支撑性的指标(k、g′、g″和硬度)，并基于这四个指标完成了对油墨3d打印性能的分类。开发了一种基于流变和质构测试的油墨3d打印性能的量化评价方法。以常规的流变和质构测试代替3d打印，实现了对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于酵母蛋白的增强型3D打印油墨，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于酵母蛋白的增强型3D打印油墨，其特征在于，所述步骤(1)中，按重量份计：酵母蛋白0.25-2份、淀粉5-15份、卡拉胶0.05-0.12份、水50-150份。
3.根据权利要求1所述的基于酵母蛋白的增强型3D打印油墨，其特征在于，所述步骤(1)中，所使用的酵母蛋白中蛋白质含量为60％-95％，酵母蛋白分子量≥2000(％)占比为35％-78％。
4.权利要求1-3任意一项所述制备方法得到的3D打印油墨的3D打印性能的量化评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种油墨3D打印性能的量化评价方法，其特征在于，步骤(1′)中，
6.根据权利要求4所述的一种油墨3D打印性能的量化评价方法，其特征在于，步骤(2′)中，流变学和质构测试的图形参数为：
7.根据权利要求4所述的一种油墨3D打印性能的量化评价方法，其特征在于，步骤(3′)中，所确定的影响油墨打印性能即挤出性和支撑性的指标为K、G′
8.根据权利要求4所述的一种油墨3D打印性能的量化评价方法，其特征在于，步骤(4′)中，
9.根据权利要求4所述的一种油墨3D打印性能的量化评价方法，其特征在于，步骤(4′)中，通过建立的预测模型对油墨挤出性和支撑性进行判定的具体过程为：将油墨的参数值K、G′、G″和硬度分别带入到四个预测模型Y1、Y2、Y3、Y4中，分别计算油墨在四个模型上的数值Y，并按照最大的模型数值对油墨进行归类。
...【技术特征摘要】
1.一种基于酵母蛋白的增强型3d打印油墨，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于酵母蛋白的增强型3d打印油墨，其特征在于，所述步骤(1)中，按重量份计：酵母蛋白0.25-2份、淀粉5-15份、卡拉胶0.05-0.12份、水50-150份。
3.根据权利要求1所述的基于酵母蛋白的增强型3d打印油墨，其特征在于，所述步骤(1)中，所使用的酵母蛋白中蛋白质含量为60％-95％，酵母蛋白分子量≥2000(％)占比为35％-78％。
4.权利要求1-3任意一项所述制备方法得到的3d打印油墨的3d打印性能的量化评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种油墨3d打印性能的量化评价方法，其特征在于，步骤(1′)中，
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