结构-电荷-网络关系对基于水胶体的吞咽困难增稠剂的流变性和黏附性的调控

《Food Biophysics》：Structure-Charge-Network Relationships Governing Rheology and Cohesiveness of Hydrocolloid-Based Dysphagia Thickeners

本研究通过Capillary Breakup Extensional Rheometry方法，评估了黄原胶、瓜胶和裂蹄菌胶增稠流体在IDDSI水平1-4下的剪切与延展流变特性，揭示了瓜胶溶液因线圈缠结形成大聚集体，而黄原胶和裂蹄菌胶因高负电势及均匀网络结构表现出更好的稳定性和安全性，为吞咽障碍管理中功能流体设计提供机制依据。

　　

摘要

增稠液体能够降低吞咽困难患者发生脱水、窒息和误吸的风险。尽管剪切和拉伸性能对吞咽过程中的流体行为至关重要，但现有的流变学数据仍然有限。本研究旨在利用毛细断裂拉伸流变法（Capillary Breakup Extensional Rheometry）和滴落至基底（Dripping-onto-Substrate, CaBER-DoS）方法，评估黄原胶（XG）、瓜尔胶（GG）和吉兰胶（GeG）增稠液体的剪切和拉伸流变特性。制备了符合国际吞咽障碍饮食标准化倡议（IDDSI）1至4级浓度要求的水溶液，并对其微观结构和物理稳定性进行了分析。剪切流变测试表明，XG和GeG溶液表现出明显的剪切变稀现象及线性弹性行为（G′ > G″），而GG则通过分子缠结作用达到了最高的粘度。随着IDDSI级别的提高，拉伸粘度和纤维断裂时间也随之增加，具体顺序为GG > XG ≈ GeG。微观结构分析显示，GG溶液中存在较大的聚合物团块，而XG和GeG形成了更细小、更均匀的网络结构。ζ电位测量结果表明，XG和GeG具有高度负的表面电荷，这增强了胶体稳定性并防止了聚集现象，这与易于聚集的GG形成对比。表面张力、ζ电位与微观结构形成之间的相互作用对食团凝聚性和口腔处理行为具有重要影响。虽然表面张力的降低有助于膜的形成和稳定性，但最终决定胶凝增稠液体在吞咽管理中功能的还是分子结构和网络动力学的综合效应。这些发现为设计具有改良质地的液体提供了机制上的见解，从而确保吞咽安全并优化感官体验。