不同产地辣木叶提取物的含量测定及指纹图谱相似性评价
Simultaneous Determination of 4 Flavonoids and Chlorogenic Acid of Extract from Moringa oleiferam Lam. Leaves and Its UPLC Fingerprint Analysis
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Keywords:
- fingerprint /
- assay /
- quality control /
- Moringa oleiferam Lam. leaves /
- flavonoid
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3D打印技术是一种通过堆叠、成型、逐层打印预先设计的结构而获得产品的新兴加工技术[1-2]。食品3D打印是在3D打印技术基础上演变而来的一种快速食品生产方式[3]，可以根据人们的喜好定制食品的形状和营养组成搭配[4]。近年来，针对个性化食品和速食食品的绿色、健康、安全的3D打印材料主要包括淀粉、油脂、凝胶和蛋白质[5]，然而，这些材料并不适用于所有原料打印，因此亟需研究和开发新型打印材料。
结冷胶(gellan gum，GG)是一种阴离子细菌胞外代谢多糖，属于鞘氨醇单胞菌属类[6]，具有多功能性、易加工性、生物相容性、交联能力、长期稳定性、良好复配性、凝胶效率高等特点[7]，可分为高酰基结冷胶(high acyl gellan gum，HAGG)和低酰基结冷胶(low acyl gellan gum，LAGG)[8]。其中，HAGG是细菌发酵直接产生的天然多糖，其葡萄糖残基上有1个甘油酰基，是一种柔软、有弹性和不易碎的凝胶[9]；LAGG是HAGG脱酰基的产物，是坚硬、无弹性和易碎的凝胶[10-12]。HAGG在高温下更稳定[10]，更适合用于凝胶复配。魔芋胶(konjac gum，KG)干物质含量高达80%，具有良好的水溶性和凝胶性，主要成分为葡甘露聚糖[13]；其相对分子质量大，水合能力强，不带电荷，黏度高，具有独特的凝胶性能和优良的增稠性能[14]，在特定环境条件下可形成热稳定凝胶。羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose，CMC)是纤维素羧甲基化的一类衍生物[15]，主链结构是由基于β-1,4糖苷键连接D-葡萄糖形成的纤维素聚合物[16]；其对光热稳定，在冷水或热水中均可溶解[17]。此外，CMC还含有大量—OH和—COOH基团[18]，可与Fe3+、Al3+、La3+等多价金属阳离子交联，用于制备具有三维网络结构、性质较为稳定且牢固的凝胶[19]。本研究基于具有较强增稠作用和较高黏度的HAGG、KG和CMC 3种食品胶体进行多元复配，并结合3D打印技术，研究一种可用于食品3D打印的复合型食品凝胶体系，为后续产品开发奠定基础。
1. 材料与方法
1.1 试验材料
供试HAGG产自郸城财鑫糖业有限责任公司，KG产自上海鑫泰实业有限公司，CMC产自源叶生物科技有限公司。
1.2 主要仪器和设备
Lucky bot ONE食品巧克力打印机，盐城威布三维科技有限公司；NR200经济型卧式色差仪，三恩驰科技有限公司；NDJ-8S 数字式黏度计，上海菁海仪器有限公司；FA2104电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；EU-K1-20TQ超纯水器，南京欧凯环境科技有限公司；WB-2000水浴锅，郑州长城科工贸有限公司；JYC-21CS2电磁炉，山东九阳小家电有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 HAGG-KG-CMC复配凝胶体系的单因素试验
设计基础配方，以50 g去离子水为基质，按质量分数添加HAGG 2.0%、KG 1.5%、CMC 0.2%。固定基础配方其余各成分的质量分数，分别调整HAGG质量分数为1.0%、1.5%和2.0%，KG质量分数为1.0%、1.5%和2.0%，CMC质量分数为0.2%、0.4%和0.6%，以凝胶体系的感官评分(标准见表1)、流动性、黏度、色差和3D打印效果为指标，评价不同因素对HAGG-KG-CMC复配凝胶体系3D打印效果的影响。
表 1 感官评价标准Table 1. Standard of sensory evaluation criteria项目
items评分标准
grading standard得分
score外观形态 (40 分)
appearance (40 points)形态良好呈正方体，无收缩或塌陷变形，表面光滑平整，无断层。
good form in square shape, no shrinkage or collapse deformation, smooth and flat surface, no faults.30~40 形状较完整，基本呈正方体，存在轻微收缩或塌陷，有断点。
shape is relatively complete, basically square in form, with minor contractions or collapses, with breaks.15~29 无正方体形状，收缩或塌陷严重，表面粗糙，断点较多。
no square shape, severe shrinkage or collapse, rough surface, more broken points.0~14 弹性 (30 分)
flexibility (30 points)弹性较好，稍用力按压表面不裂开，可迅速恢复原状。
good elasticity, slightly hard to press the surface does not crack, quickly return to its original state.21~30 弹性适中，稍用力按压表面不裂开，缓慢恢复原状。
moderate elasticity, slightly hard to press the surface does not crack, slowly return to its original state.11~20 弹性差，过软或过硬，稍用力按压表面裂开，不能恢复原状。
poor elasticity, too soft or too hard, slightly pressed surface cracking, can not be restored to its original state.0~10 色泽 (30 分)
colour (30 points)表面光泽，色泽均匀。
glossy surface, even colour.21~30 略有光泽，色泽较均匀。
slightly glossy, more uniform colour.11~20 颜色暗淡，表面无光泽，色泽不均匀。
dull colour, no luster on the surface, uneven colouring.0~10 1.3.2 HAGG-KG-CMC复配凝胶体系的响应面试验
以HAGG、KG和CMC的质量分数为自变量，以3个因素在凝胶体系中的单因素试验结果为参考，选择3个因素的水平值(表2)，以感官评分为响应值，使用Design-Expert 13软件对试验结果进行二次回归拟合，用于评价复配凝胶体系的打印效果。
表 2 响应面试验因素水平Table 2. Response surface experimental factor level% 水平
level因素 factors wHAGG wKG wCMC −1 1.0 1.0 0.2 0 1.5 1.5 0.4 1 2.0 2.0 0.6 注：HAGG. 高酰基结冷胶；KG. 魔芋胶；CMC. 羧甲基纤维素。
Note: HAGG. high acyl gellan gum; KG. konjac gum; CMC. carboxymethyl cellulose.1.3.3 3D打印流程
基于熔融沉积成型的3D打印机， 评价HAGG-KG-CMC凝胶体系的印刷性能。用3DS MAX 软件建立所需打印的三维长方体模型(30 mm×30 mm×30 mm)，用Cure 15.04软件切片。将配制好的复配凝胶装入直径20 mm、长75 mm的专用料筒中，设置模型底层厚度4.0 mm、层厚0.5 mm，塑料针头0.6 mm，喷嘴温度28 ℃，热床温度28 ℃，内部填充密度0%，底部顶部填充密度0%，打印速度30 mm/s，打印温度45 ℃。
1.3.4 HAGG-KG-CMC凝胶体系特性的测定
(1) 黏度
采用NDJ-5S数字式黏度计，设置仪器参数为4号转子、转速12 r/min、样品温度35 ℃，测定所有HAGG-KG-CMC混合凝胶的黏度。
(2) 流动性
采用三角形固定试管的测量方式，选取长度180 mm、直径100 mm的试管，设置倾斜角度为60 °，试管间测量间隙为50 mm，用滴管滴加样品后用刮板刮去多余样品，通过凝胶在试管中流动的距离(L)和测量时间(即流动时间T，30 min)计算流动性(A)，计算公式为：A=L/T。
(3) 色泽
采用三恩手持式色差仪测定混合凝胶及打印产品的色泽，记录测试样品的色差值L* (亮度)、a* (红色/绿色)和b* (黄色/蓝色)[20]。
1.4 数据处理与统计分析
使用SPSS 27对数据进行单因素方差分析。凝胶体系特性的测定试验重复3次，数据以“平均值±标准误”表示；使用Origin 2022作图。
2. 结果与分析
2.1 单因素试验结果
2.1.1 添加HAGG对复配凝胶体系黏度、流动性和色差的影响
由图1可知：随着HAGG质量分数的增加，复配凝胶的黏度显著增大，流动性显著降低(P<0.05)，表明溶液的假塑性逐渐增强。添加1.0%和1.5% HAGG时，复配凝胶的流动性较强，打印过程中胶体支撑力不足，不利于3D打印；添加2.0% HAGG时，其与KG、CMC复配的凝胶具有良好的流动性，假塑性高，支撑力良好，打印过程中挤出的胶体连续性好，外观光滑，是最适合3D打印的复配凝胶。由表3可知：HAGG的质量分数对HAGG-KG-CMC复配凝胶以及打印后样品的L*、a*和b*值有显著影响，HAGG质量分数越高，形成凝胶的能力越强，透明度越低，HAGG-KG-CMC复配凝胶打印前、后样品的L*值差值越大，这是凝胶中的水分在打印和挤压过程中释放的结果；打印前的a*值和b*值为正值，说明形成的复配凝胶为橙色，且颜色随着HAGG质量分数的增大而变深；而以添加1.5%和2.0% HAGG复配凝胶打印的样品，其a*值均为负值，即更倾向于蓝绿色，表明印刷过程对材料的颜色有影响。
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图 1 不同质量分数的高酰基结冷胶(HAGG)对复配凝胶体系黏度和流动性的影响注：不同小写字母表示处理间具有显著差异(P<0.05)；下同。Figure 1. Effects of different mass fractions of high acyl gellan gum (HAGG) on the viscosity and fluidity of compound gel systemsNote: Different lowercase letters indicate significant differences among treatments (P<0.05); the same as below.表 3 不同质量分数的高酰基结冷胶(HAGG)对复配凝胶体系色差的影响Table 3. Effects of different mass fractions of high acyl gellan gum (HAGG) on the colour difference of compound gel systemsw/% 打印前 before printing 打印后 after printing L* a* b* L* a* b* 1.0 43.45±2.68 a 1.01±0.18 c 10.63±1.01 a 44.09±0.38 a 1.61±0.9 a 10.92±0.27 a 1.5 41.73±0.42 ab 1.64±0.70 b 10.91±0.27 a 39.86±1.08 b −0.22±0.18 b 7.53±0.23 b 2.0 37.74±2.48 c 1.95±0.09 a 9.52±0.37 b 33.24±0.67 c −0.60±0.03 c 4.50±0.16 c 注：同列不同小写字母表示处理间显著差异 (P<0.05)；下同。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among treatments (P<0.05); the same as below.2.1.2 添加KG对复配凝胶体系黏度、流动性和色差的影响
由图2可知：随着KG质量分数的增加，复配凝胶的黏度显著升高，流动性显著降低(P<0.05)。KG质量分数为1.0%时，复配胶体较稀，流动性过高，支撑力不足；KG质量分数为1.5%时，流动性适中，与HAGG和CMC互溶且具有协同作用，假塑性最好，最有利于打印挤压，支撑力良好；KG质量分数为2.0%时，复配胶体过于黏稠，流动性差。由表4可知：随着KG质量分数的增加，打印前HAGG-KG-CMC复配凝胶L*值的组间差异逐渐增大，但打印后各组样品的L*值无显著差异(P>0.05)；打印前各组样品的a*值均为正值，而以添加1.0%和1.5% KG复配凝胶打印的样品，其a*值均为负值；打印前各组样品的b*值存在显著差异(P<0.05)，而打印后各组样品的b*值无显著差异。这说明打印过程对材料的颜色有影响。
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图 2 不同质量分数的魔芋胶(KG)对复配凝胶体系黏度和流动性的影响Figure 2. Effects of different mass fractions of konjac gum (KG) on the viscosity and fluidity of compound gel system表 4 不同质量分数的魔芋胶(KG)对复配凝胶体系色差的影响Table 4. Effects of different mass fractions of konjac gum (KG) on the colour difference of compound gel systemw/% 打印前 before printing 打印后 after printing L* a* b* L* a* b* 1.0 42.12±0.65 b 0.41±0.09 b 9.66±0.44 c 39.71±0.32 a −0.17±0.09 b 8.04±0.85 a 1.5 42.06±1.42 b 1.69±0.74 a 9.97±0.33 b 41.27±2.83 a −0.22±0.17 b 7.53±0.23 a 2.0 44.81±0.65 a 1.36±0.59 ab 10.36±0.72 a 43.94±2.86 a 2.02±0.27 a 8.35±0.21 a 2.1.3 添加CMC对复配凝胶体系黏度、流动性和色差的影响
由图3可知：复配凝胶的黏度也随着CMC质量分数的升高而显著增加，当CMC质量分数为0.2%时，其黏度约为水的黏度；但CMC的质量分数对复配凝胶体系的流动性无显著影响(P>0.05)。由表5可知：CMC质量分数对样品的色泽有显著影响，随着CMC质量分数的增加，L*、a*和b*值均有所增大，且打印后的L*、a*和b*值较打印前增大，表明CMC质量分数的增加有助于提高胶体的亮度值，增强透明度。
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图 3 不同质量分数的羧甲基纤维素(CMC)对复配凝胶体系黏度和流动性的影响Figure 3. Effects of different mass fractions of carboxymethyl cellulose (CMC) on the viscosity and fluidity of compound gel systems2.1.4 感官评定及3D打印效果分析
由图4和图5可知：随着HAGG质量分数的增加，产品的成型和叠层效果逐渐改善，当HAGG质量分数为2.0%时，产品效果最佳，感官评分最高。产品的成型以及叠层效果随着KG质量分数的增加呈先升高后降低趋势，当KG质量分数为1.5%时，感官评分最高，塑性效果最好；当KG质量分数为1.0%和2.0%时，打印效果最差，挤出过程中断点较多。随着CMC质量分数的增加，凝胶体系的感官评分逐渐降低，产品逐渐出现断给、不成型现象，打印效果越差，当CMC质量分数为0.2%时，塑性效果最好，感官评分最高。因此，选择2.0% HAGG、1.5% KG和0.2% CMC进行下一步的试验。
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图 4 复配凝胶体系单因素试验的3D打印效果注：各图下方的数字依次为HAGG、KG和CMC的质量分数。Figure 4. 3D printing effect of compound gel system in single factor testNote: The numbers at the bottom of each figure are the mass fraction of HAGG, KG and CMC.表 5 不同质量分数的羧甲基纤维素(CMC)对复配凝胶体系色差的影响Table 5. Effects of different mass fractions of carboxymethyl cellulose (CMC) on the colour difference of compound gel systemsw/% 打印前 before printing 打印后 after printing L* a* b* L* a* b* 0.2 41.27±2.83 b 0.23±0.18 b 7.57±0.18 b 43.45±2.68 b 1.00±0.19 b 10.78±0.44 b 0.4 44.05±1.86 ab 1.33±0.03 a 10.41±0.44 a 46.47±0.79 b 1.29±0.02 b 10.56±0.38 b 0.6 47.01±1.59 a 1.11±0.13 a 10.66±0.39 a 50.59±2.27 a 15.40±0.63 a 15.37±0.55 a ![]()
图 5 HAGG、KG和CMC质量分数对复配凝胶体系感官评分的影响Figure 5. Effect of mass fractions of HAGG, KG and CMC on the sensory scores of compounded gel systems2.2 响应面试验优化复配凝胶体系
2.2.1 响应面试验优化复配凝胶体系试验结果
根据单因素试验结果，选择HAGG质量分数(A)、KG质量分数(B)、CMC质量分数(C) 3个因素进行响应面试验，结果如表6所示。对试验结果进行二次回归拟合，得到多元二次回归方程： Y=−123.750+235.000A+198.500B+277.500C−4.000AB+160.000AC−140.000BC−116.500A2−118.000B2−
1550.000 C2。表 6 响应面试验设计及结果Table 6. Design and results of response surface experiment编号
number因素 factors 感官评分
sensory scoreA B C 1 1 1 0 65.00 2 −1 −1 0 45.10 3 0 −1 −1 79.00 4 −1 1 0 50.40 5 0 0 0 90.60 6 0 0 0 92.00 7 1 −1 0 62.00 8 0 1 1 79.40 9 0 0 0 93.00 10 0 0 0 91.00 11 1 0 1 72.00 12 0 −1 1 83.00 13 −1 0 1 50.30 14 1 0 −1 60.10 15 −1 0 −1 54.00 16 0 0 0 94.00 17 0 1 −1 82.00 注：各因素赋值对应的质量分数见表2。
Note: The mass fractions corresponding to each factor assignment are shown in Tab.2.由表7可知： 回归模型的检验值(F)为126.59，且该回归模型对响应值(感官评分)的影响极显著(P<0.01)；修正系数(R2)为0.99，说明模型具有良好的拟合效果；标准差为2.01，变异系数为2.75%，表明该模型具有良好的可重复性；信噪比为
29.4479 ，说明该模型有较高的可信度。根据F值的大小，判断各因素对感官评分的影响顺序为A>C>B；HAGG-KG-CMC复配凝胶体系3D打印效果感官评分的回归方程与响应面值极显著相关(P<0.0001 )，且失拟项不显著(P>0.1)，表明该模型可以充分拟合试验数据。表 7 二次回归方程的方差分析和显著性检验Table 7. Variance analysis and significance test of quadratic regression equation方差来源
source平方和
sum of squares自由度
df均方
mean squareF值
F-valueP值
P-value显著性
significance模型 model 4597.75 9 510.86 126.59 < 0.0001 ** A 450.00 1 450.00 111.50 < 0.0001 ** B 6.13 1 6.13 1.52 0.2577 C 10.13 1 10.13 2.51 0.1572 AB 1.00 1 1.00 0.25 0.6339 AC 64.00 1 64.00 15.86 0.0053 * BC 12.25 1 12.25 3.04 0.1250 A2 3571.64 1 3571.64 885.01 < 0.0001 ** B2 229.01 1 229.01 56.75 0.0001 ** C2 63.22 1 63.22 15.67 0.0055 * 残差 residual 28.25 7 4.04 失拟项 lock of fit 18.25 3 6.08 2.43 0.2051 纯误差 pure error 10.00 4 2.50 总误差 total error 4626.00 16 R2 0.99 调整R2 adjusted R2 0.99 预测R2 predicted R2 2.01 适度精度 adeq precision 29.45 注：*. P<0.05，**. P<0.01，分别表示HAGG、KG、CMC的质量分数对感官评分有显著和极显著影响。
Note: *. P<0.05, **. P<0.01, indicating the effect of mass fraction of HAGG, KG and CMC is significant and extremely significant to the sensory score, respectively.2.2.2 不同原料的交互作用对复配凝胶体系的影响
由图6可知：HAGG质量分数和KG质量分数的交互作用对复配凝胶体系有显著影响，HAGG质量分数和CMC质量分数的交互作用对复配凝胶体系有极显著影响，其响应面坡度较陡峭，等高线为呈椭圆形；而KG质量分数和CMC质量分数交互作用的等高线近似呈圆形，交互作用较小。根据不同原料之间的交互作用、三维响应面的坡度以及等高线的密集程度，得出各原料对复配凝胶体系感官评分的影响顺序为HAGG>KG>CMC。
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图 6 复配凝胶体系响应面试验的3D图及等高线图Figure 6. 3D maps and topographic maps of the response surface test of the compound gel system2.2.3 验证试验及结果
根据响应面分析得到3D打印的最佳配方为：以50 g去离子水为基质，HAGG质量分数为1.5%，KG质量分数为1.5%，CMC质量分数为0.4%，在该条件下的感官评分为94.00，接近响应面法的理论值，且与实际结果吻合，说明采用响应面分析法优化HAGG-KG-CMC复配凝胶配方是可行的。
2.2.4 响应面试验3D打印效果
由图7可知：复配胶体的黏度、流动性与HAGG、KG和CMC的质量分数相关，HAGG和KG的质量分数越大，凝胶体系的流动性越差，但黏度越高；CMC的质量分数对凝胶体系的流动性和黏度几乎没有影响。由表8可知：打印前的胶体色泽优于打印后样品的色泽，这可能是因为打印过程中水分的释放，使胶体亮度降低，但变化不明显。
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表 8 复配凝胶体系响应面试验打印前后的色差值Table 8. Color difference values before and after printing in response surface test of compound gel system编号
number打印前 before printing 打印后 after printing L* a* b* L* a* b* 1 79.33±0.26 36.89±1.13 22.82±0.15 76.67±0.74 31.81±2.82 22.89±1.12 2 59.64±2.96 4.14±0.84 9.99±0.85 55.76±0.69 11.93±6.19 15.21±3.82 3 53.38±1.48 5.77±0.62 10.89±0.26 50.98±0.79 8.33±1.79 13.16±1.77 4 59.10±0.50 4.81±0.34 10.03±0.05 53.69±0.95 5.77±0.62 10.89±0.26 5 70.59±0.06 −131.46±0.04 374.88±0.01 71.80±1.85 −142.14±9.98 373.42±1.94 6 70.42±0.35 −131.02±0.39 374.88±0.01 70.75±0.23 −128.58±10.27 357.10±15.09 7 54.48±0.96 15.70±1.04 17.64±0.82 50.73±1.23 9.52±0.42 14.26±0.21 8 56.19±0.92 2.43±0.05 11.68±0.11 54.48±0.96 15.70±1.04 17.64±0.82 9 72.88±1.77 −150.27±9.32 374.69±0.45 70.65±0.04 −127.75±3.03 374.97±0.10 10 70.64±0.04 −129.77±6.50 374.19±0.79 71.30±1.05 −138.43±8.53 371.85±4.35 11 42.17±0.10 10.14±0.73 12.29±0.03 41.21±0.38 2.70±0.17 10.02±0.03 12 46.48±1.43 8.63±0.76 12.55±0.36 47.04±0.85 10.31±1.72 13.84±1.22 13 66.29±2.29 26.05±0.96 24.53±1.56 60.68±1.55 4.02±0.72 9.71±0.51 14 56.50±3.04 24.55±2.79 25.32±1.86 54.89±0.42 15.80±0.92 17.52±0.72 15 54.88±0.41 15.79±0.93 17.81±0.55 50.99±0.79 8.33±1.79 13.16±1.77 16 70.62±0.01 −126.01±5.87 373.88±2.02 70.69±0.13 −131.00±8.50 352.31±13.96 17 54.61±0.79 15.18±0.29 17.08±0.15 49.54±1.63 9.66±0.22 13.63±1.29 注：各编号对应的试验设计见表6。
Note: The experimental design corresponding to each number is shown in Tab.6.结合3D打印效果(图8)可知：复配凝胶的打印效果与HAGG、KG和CMC质量分数密切相关。当HAGG质量分数为1.5%、KG质量分数为1.5%、CMC质量分数为0.4%时(样品16)，复配凝胶打印过程中线条连续挤出且层层堆叠，具有较好的支撑力，无坍塌变形，从而促使打印结构更加稳定，3D 打印效果最佳。
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图 8 复配凝胶体系响应面试验的3D打印效果Figure 8. 3D printing effect of compound gel system in the response surface test3. 讨论
HAGG是一种稳定的阴离子凝胶剂，能够在溶液中形成分子间作用力稳定的双螺旋结构，2条分子链按顺时针方向形成平行的双螺旋，双螺旋还可以聚在一起形成三维网状结构；加热搅拌可使三维网状结构和双螺旋解体，形成不规则的线状结构，并迅速降低溶液的黏度；而当剪切率或热效应消除后，分子结构可恢复至网状，并增加黏度，从而表现为强烈的假塑性，其中，低质量浓度的HAGG具有黏度高[21]、稳定性与复配性良好、凝胶效率高[7]等特点。赵越等[20]研究表明：加入HAGG后，羧甲基纤维素钠复合物的假塑性增加，黏度系数升高，流体系数降低，复合物的动态凝胶流变性较低；随着HAGG质量分数的增大，流变性的变化更加明显。董茗洋等[2]研究发现：复配的食品胶体可显著提高马铃薯淀粉基材的打印特性，增强凝胶体系的黏稠度，加入HAGG后还可使凝胶样品呈现良好的色泽，形成良好的网络结构，进而提高凝胶体系的打印稳定性。结冷胶具有良好的流变性和黏性，但脆性大，添加量低时容易发生断裂[22]。从本研究结果可知：HAGG质量分数为2.0%时，能够有效增强复配凝胶体系的黏稠度，改善其3D打印特性。
KG是一种可食用胶体，可与大多数阴阳离子、非离子型食用胶复配，且均具有协同、互溶和增效的作用，而高质量浓度的KG溶液是一种典型的假塑性流体，其黏度极高[23]。葡甘露聚糖是构成KG的主要成分，其溶于水后形成胶体溶液，充分溶胀后形成的KG更加均匀，也是食用胶中黏度最高的一种典型假塑性流体。当复配溶液中KG的质量分数达到1%时，其黏度可高达
10000 ~20000 mPa∙s[24]。曾瑞琪等[25]研究发现：KG和黄原胶的复配凝胶体系具有假塑性，且其动态黏度随KG添加比例的增加而升高，但流体系数随KG质量分数的增加而降低。王浩等[24]研究表明：KG对蓝莓凝胶体系的打印特性、流变学性质和质构特性都有显著影响。本研究也表明：KG质量分数为1.5%时，凝胶体系流动性适中，且与HAGG和CMC协同、互溶，假塑性最佳，最有利于打印挤压。CMC是一种阴离子聚合物，在高质量浓度的CMC中，未被吸附的CMC在分子链的构象中形成随机、无序的节点，从而增加溶液的黏度[20]；当CMC质量浓度继续增加时， 分子本身含有—OH，自身发生氢键结合反应，进一步增加黏度。杨钗等[15]利用β-环糊精和CMC制成多糖复合物作为Pickering乳液体系的3D打印墨水，并通过调整β-环糊精与CMC的配比，使乳液形成稳定的界面膜结构，研究结果表明：亲水性的CMC可以调节β-环糊精的乳化性能，使乳液达到所需的两亲性，从而增强Pickering乳液的稳定性及平滑性，降低界面张力。结合本研究结果可以看出：0.2% CMC能有效提高复配凝胶体系的稳定性、黏度和自我支撑能力。KIM等[26]以CMC、ZnO和果胶为生物打印油墨制备薄膜，通过对薄膜进行电镜扫描发现：生物打印油墨可以增加薄膜的延展性和机械性能。上述研究均验证了CMC能够显著影响复配凝胶体系流变学性质、黏度和3D打印特性的结论，与本研究结果一致。
本研究在前人研究的基础上，将HAGG、KG和CMC 3种高黏度材料进行复配，随着3种胶体添加比例的增加，凝胶体系的假塑性升高，黏度增强，流动性降低，打印效果较好，性质更加稳定，在一定程度上填补了单一胶体的不足，可以用于后续产品的研究和开发。但本研究仅进行了流变学特性、黏度、色差和3D打印效果的研究，尚未进行更深层次的质构、电镜扫描等试验，后续将进行更深入、细致的研究。
4. 结论
本研究以HAGG、KG、CMC为凝胶材料，通过单因素结合响应面试验确定HAGG-KG-CMC三元复配凝胶的最优配比为：以50 g去离子水为基质，在HAGG质量分数为1.5%、KG质量分数为1.5%、CMC质量分数为0.4%时，制成的凝胶体系感官评分为94.00，3D打印产品的L*、a*和b*值分别为70.69、−131.00和352.31，黏度为
56873.00 mPa∙s，流动性为0.98 mm/min，打印效果最佳，获得的样品在室温下可长时间保持稳定的形状。研究结果为食品3D打印材料的开发与应用提供了理论依据。 -
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图 1 供试品溶液(a)和混合对照溶液(b) UPLC色谱图
注：3. 绿原酸；5. 维采宁-2；A. 牡荆素；7. 异牡荆素；8. 异槲皮苷；10. 紫云英苷。
Figure 1. UPLC chromatogram of mixed reference substances (a) and sample (b)
Note: 3. chlorogenic; 5. vicenin-2; A. vitexin; 7. isovitexin; 8. isoquercitrin; 10. astragalin.
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图 2 辣木叶提取物指纹图谱及对照指纹图谱(R)
Figure 2. UPLC fingerprint of 12 batches of polyphenol in extracts of M. oleiferam leaves and reference fingerprint (R)
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图 4 3、5、A、7、8及10号色谱峰的UPLC-MS质谱图
Figure 4. UPLC-MS of component chromatographic peaks 3, 5, A, 7, 8 and 10
表 1 试验材料批号与产地
Table 1 The batch No. and sources of the tested materials
批号batch No. 产地source 批号batch No. 产地source 1611–BS 广西百色Baise, Guangxi 1705–DG 广东东莞Dongguan, Guangdong 1611–NN 广西南宁Nanning, Guangxi 1702–XQ 海南西昌Xichang, Hainan 1705–YL 广西玉林Yulin, Guangxi 1608–XN 湖南乡宁Xiangning, Hunan 1608–ZS 广东中山Zhongshan, Guangdong 1705–XS 云南西双版纳Xishuangbanna, Yunnan 1611–JM 广东江门Jiangmen, Guangdong 1702–YX 云南玉溪Yuxi, Yunnan 1704–HZ 广东惠州Huizhou, Guangdong 1604–KM 云南昆明Kunming, Yunnan 
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表 2 5种成分的回归方程和线性范围
Table 2 Regression equations and linear ranges of five chemical constitutes
化合物
compound回归方程
regression equationsr 线性范围/(μg·mL−1)
linear ranges绿原酸
chlorogenic acidA=19 238ρ−1 469 0.999 9 1.00~100 维采宁-2
vicenin-2A=21 451ρ+2 607.5 0.999 9 0.80~80 异牡荆素
isovitexinA=36 201ρ−729.96 0.999 8 0.39~12.88 异槲皮苷
isoquercitrinA=23 199ρ−735.67 0.999 9 1.11~111 紫云英苷
astragalinA=28 423ρ+801.71 0.999 9 0.996~99.6
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表 3
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Table 3 Relative retention time and relative peak areas of common peaks in UPLC fingerprint of M. oleiferam leaves
共有峰号
common peak No.保留时间/min
retention time相对保留时间
relative retention time相对峰面积
relative peak area共有峰指认
compound1 2.840±0.004 0.175±0.000 0.34±0.217 2 4.102±0.010 0.253±0.000 0.047±0.021 3 4.611±0.011 0.285±0.000 0.313±0.118 绿原酸chlorogenic acid 4 4.864±0.007 0.300±0.000 0.067±0.026 5 6.825±0.016 0.421±0.000 0.210±0.130 维采宁-2 vicenin-2 6 8.438±0.014 0.521±0.000 0.035±0.018 7 14.509±0.022 0.895±0.000 0.050±0.042 异牡荆素isovitexin 8 (R) 16.207±0.023 1.000±0.000 1.000±0.000 异槲皮苷isoquercitrin 9 19.321±0.022 1.192±0.000 1.066±0.356 10 20.843±0.024 1.286±0.001 0.486±0.212 紫云英苷astragalin 11 21.863±0.021 1.349±0.001 0.045±0.021 12 25.198±0.023 1.555±0.001 0.528±0.290
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表 4 12批辣木叶提取物中5种成分的含量测定结果
Table 4 Total amounts of five compounds in 12 batches of M. oleiferam leaves extracts
批号
batch number绿原酸
chlorogenic acid维采宁-2
vicenin-2异牡荆素
isovitexin异槲皮苷
isoquercitrin紫云英苷
astragalin总含量
total content1704—HZ 0.87 0.54 0.28 6.14 1.72 9.55 1611—BS 1.67 1.70 0.85 4.40 0.79 9.41 1608—ZS 1.78 2.13 0.78 5.41 2.74 12.84 1608—XN 2.70 0.84 0.08 7.67 2.66 13.95 1705—DG 2.81 1.69 0.14 7.37 3.29 15.30 1705—XS 2.93 1.32 0.10 6.96 1.90 13.21 1611—NN 1.99 2.16 0.17 5.99 3.19 13.50 1604—KM 2.87 1.25 0.11 4.07 2.33 10.63 1702—XQ 2.47 0.76 0.07 6.89 2.40 12.59 1705—YL 1.36 1.50 0.15 2.90 2.18 8.09 1702—YX 1.81 1.81 0.86 8.18 1.50 14.16 1611—JM 4.14 0.84 0.22 8.20 1.34 14.74 平均含量average content 2.28 1.38 0.32 6.18 2.17
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