3D打印技术为食品工业开发高品质产品提供了全新路径，其具备个性化定制、减少物料浪费等优势，已被用于太空食品、植物基替代食品、细胞培养肉等产品的研发。鱼糜凭借独特的流变特性，成为食品3D打印的理想原料，其良好的挤出特性与可靠的成型性，可实现定制化、结构化产品的精准制备，是当前食品3D打印研究的重点。镜鲤是我国北方性价比高的淡水鱼，蛋白含量高、脂肪含量低且原料易得，将镜鲤鱼糜用作3D打印原料，对开发创新型鱼糜制品具有重要价值。但目前针对鱼糜3D打印制品的贮藏、运输及后续加工研究十分有限，因此打印后加工环节面临的挑战不容忽视。

鱼糜制品水分与蛋白质含量高，其中肌原纤维蛋白（myofibrillar protein，MP）占比突出，易滋生微生物发生腐败变质。冷冻贮藏是鱼糜制品的主流保鲜方式，也可固定3D打印结构、维持制品形态。但冻藏与运输过程中的温度波动会引发反复冻融，导致制品脱水。温度变化会促使不规则大冰晶形成与重结晶，对肌肉纤维与蛋白质结构造成不可逆损伤，降低持水性，水分流失会严重影响鱼糜3D打印制品的形态与结构，无法满足这类产品对精度与完整性的要求。如何有效控制冻藏期间鱼糜3D打印制品的形态劣变与品质下降，是推动3D打印技术发展的关键难题。

超高压、超声辅助冷冻等新型物理场辅助冷冻技术，可调控冰晶尺寸、减少水分流失，缓解鱼糜制品品质劣变，但设备成本高，难以规模化应用。因此添加抗冻剂成为更实用的方案。市售抗冻剂（4%山梨醇＋4%蔗糖，m/m，SS）甜度高，多聚磷酸盐存在慢性疾病风险，抗冻蛋白、抗冻肽、多酚类物质生产成本高，均难以大规模应用。因此，开发新型抗冻策略对推动鱼糜3D打印技术发展至关重要。

天然低共熔溶剂（natural deep eutectic solvent，NADES）最初发现于耐寒动植物体内，由氨基酸、糖类等天然物质合成，可应用于多个领域。NADES通过氢键形成独特的超分子网络结构，可调控水分迁移、降低冰点，提升抗冻性能。

有研究将氨基酸基NADES用于鸡胸肉冷冻保鲜，证实脯氨酸∶山梨醇（1:1）的抗冻保护效果最优。同时，海藻糖与柠檬酸构建的NADES可显著抑制冻融循环中鱼糜的水分流失，缓解蛋白质冷冻变性。近期，研究证实，甜菜碱基NADES可提升冷冻虾仁鱼糜品质，进一步确认其在冷冻肌肉食品中作为环保型抗冻剂的潜力。

除小分子NADES在传统冷冻肌肉食品中的应用外，多糖等大分子物质成为新型冷冻肌肉食品（尤其是3D打印制品）用NADES的理想制备原料。低聚果糖（fructooligosaccharides，FOs）是富含羟基结构的寡糖，可发挥结构支撑、锚定水分子、提升肌肉食品抗冻性的关键作用。作为多羟基寡糖，FOs可提供丰富氢键结合位点，与海藻糖协同形成致密的三维动态氢键网络，其优良的溶解性与黏度特性还可进一步提升3D打印油墨的流变性能与成型稳定性。该网络不仅能有效锚定水分子、抑制冰晶生长与重结晶，更关键的是，海藻糖独特的“水分替代”效应可在蛋白质等生物大分子表面形成保护层，结合FOs的持水能力，在分子层面实现结构保护与抗冻性的双重提升。研究表明，以FOs与海藻糖制备多糖基NADES，可提升镜鲤鱼糜的流变特性与3D打印性能，但该NADES对鱼糜3D打印制品冻融稳定性的提升效果及内在机制，仍缺乏深入研究。

东北农业大学食品学院Du Xin等以FOs与海藻糖为基础制备NADES，缓解冻融循环引发的冰晶生长、重结晶导致的3D打印制品结构软化与水分流失，通过微观结构、水分特性与基础品质评价，证实该方法可有效提升鱼糜3D打印制品的冻融稳定性。其次，反复冻融引发的冰晶生长与重结晶，不仅会破坏打印成型的精密结构，还会触发水分迁移、蛋白质变性与氧化劣变；而目前针对冻融循环下鱼糜3D打印体系中MP结构演变、水分动态及流变–网络协同作用的系统研究仍较为匮乏。因此，本研究进一步从冻融循环下MP的流变特性、结构、热稳定性、氧化变性与降解等角度，解析NADES提升鱼糜3D打印制品冻融稳定性的机制。

随冻融次数增加，各组变形率均上升；5 次冻融后，与未冻结样品相比，对照组、SS组和NADES组的变形分别增加25.30%、7.05%和3.70%。对照组严重塌陷，NADES组外观完整、变形极小。

图1 冻融循环下鱼糜3D打印制品的变形程度

冻融循环使冰晶变大、组织松散；5 次冻融后，NADES组冰晶占有率较对照组低13.58%，较SS组低8.36%。结果表明，NADES有效抑制了冰晶的形成，效果明显优于SS。

图2 冻融循环中NADES对鱼糜3D打印制品微观结构（A）与水分含量（B）的影响

5 次冻融后，对照组水分由80.40%降至73.50%，解冻损失率18.28%；NADES组水分77.88%，解冻损失率仅11.51%，保水性（water-holding capacity，WHC）最高。低场核磁显示，NADES组不易流动水比例最高、自由水最低，有效阻止水分迁移。

表1 冻融循环下NADES对3D打印鱼糜样品水分含量、解冻损失率、WHC、弛豫时间、峰面积、白度、pH值、硫代巴比妥酸反应物值及总挥发性盐基氮含量的影响

冻融使白度下降、pH值先降后升、硫代巴比妥酸反应值与总挥发性盐基氮含量上升；5 次后对照组总挥发性盐基氮含量23.78 mg/100 g、SS组15.66 mg/100 g，NADES组13.65 mg/100 g；NADES组白度最高、氧化与腐败程度最低。

冻融使鱼糜3D打印制品的储能模量（G′）与损耗模量（G′′）持续下降，NADES组始终保持最高。冻融导致MP的G′、G′′显著降低，NADES组下降幅度最小。

A.鱼糜3D打印制品的G′；B.鱼糜3D打印制品的G′′；C. MP的G′；D. MP的G′′。

图3 冻融循环中NADES对鱼糜3D打印制品及MP动态流变特性的影响

冻融使离子键、氢键减少，疏水相互作用与二硫键增加；NADES可缓解该变化，氢键保留最多、蛋白聚集最少。

表2 冻融循环下NADES对MP三级结构及分子间作用力的影响

冻融使MP溶解度下降、浊度与表面疏水性上升；NADES组溶解度最高、聚集最少。冻融使游离氨基、总巯基与活性巯基大幅降低；NADES组保留率显著更高；冻融使α-螺旋、β-转角相对含量减少，β-折叠与无规卷曲相对含量增加；NADES组结构变化最小；冻融使荧光λ_max蓝移、强度降低；NADES组λ_max最大、荧光强度最高，色氨酸微环境最稳定。

A.溶解度；B.浊度；C.表面疏水性；D.游离氨基；E.活性巯基；F.总巯基；G₁₋₃.二级结构；H.基于三维荧光光谱的三级结构分析。

图4 冻融循环中NADES对MP结构的影响

冻融使酶活大幅下降，5 次后对照组降低77.58%，NADES组仅降45.53%；冻融促进蛋白降解，肽含量上升；NADES组显著低于对照组与SS组；冻融使肌球蛋白重链与肌动蛋白条带变浅，对照组几乎消失；NADES组条带最深、降解最少。冻融使变性温度（T_max）与焓值（ΔH）下降；NADES组T_max 52.78 ℃、ΔH 0.825 J/g，显著高于对照组与SS组。

A. Ca²⁺-ATP酶活性；B.三氯乙酸可溶性肽；C.分子质量分布；C₁：肌球蛋白重链相对灰度值；C₂.肌动蛋白相对灰度值；D₁₋₃.热稳定性。

图5 冻融循环中NADES对MP降解的影响

根据上述研究结果分析，假设NADES对3D打印鱼糜制品在冻融周期内的保护机制（图6）。重复的冻融循环导致大冰晶的形成，对鱼体组织和MP造成机械损伤。这一过程导致系统内大量水分流失，导致鱼糜的G′与G′′下降。因此，鱼糜的自支撑能力减弱，最终导致3D打印鱼糜产品的整体形态恶化。SS可以通过其羟基与水分子和蛋白质的极性残基结合，抑制冰晶的形成和蛋白质的聚集。NADES中强大的氢键网络固定了水分子，从而有效地降低了冰点，抑制了冰晶的形成。由于NADES结合水分子的能力更强，对鱼体组织的保护作用优于SS，显著减轻冰晶对组织和蛋白质的机械损伤。这对于维持鱼糜的流变性能和3D打印结构的稳定性起着至关重要的作用。

图6 NADES抑制冻融循环导致鱼糜3D打印制品品质下降的作用机制

本研究以FOs和海藻糖为原料制备NADES，系统探究了其对鱼糜3D打印制品冻融稳定性的提升作用。相较于市售抗冻剂（4%山梨醇＋4%蔗糖），NADES可更有效地降低制品在冻融循环过程中的变形程度，更好地保持鱼糜的微观结构与基础品质。NADES能够抑制不易流动水向自由水的迁移，从而减轻冻融循环对鱼糜及MP流变特性的负面影响，减少3D打印结构的变形。此外，本研究分析了冻融循环过程中NADES对MP的分子间作用力、溶解度、浊度、侧链基团、二级结构、三级结构以及降解程度的影响，结果表明NADES的保护效果显著优于SS。