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吞咽困难(dysphagia)常引发营养不良,现有饮食方案存在不足。研究人员开展 3D 打印多元吞咽困难食品研究,用干热处理优化食材,开发出营养可定制、符合 IDDSI 5 级标准的食品。这有助于改善老年患者营养状况,为吞咽困难饮食管理提供新思路。
吞咽困难,这个看似陌生却又影响着全球约 8% 人口的健康问题,正逐渐成为不容忽视的公共卫生挑战。对于吞咽困难患者而言,日常进食不再是一种享受,而是充满了困难与风险。他们不仅要忍受进食时的痛苦,还面临着因食物摄入不足而导致的营养不良问题。尤其是老年人,慢性蛋白质和能量摄入不足,会进一步引发体重下降、肌肉减少症,甚至危及生命。
传统的质地改良食品(TMFs)虽为吞咽困难患者提供了一定的饮食解决方案,但这些食品往往外观平淡,缺乏吸引力,容易让患者失去食欲。食品塑形技术虽能在一定程度上提升食品的吸引力,但无法解决营养稀释的问题。3D 食品打印技术虽潜力巨大,但目前大多使用单一食物来源的 “食品墨水”,且很少有研究关注多种宏量营养素的平衡,也较少依据国际吞咽困难饮食标准化倡议(IDDSI)框架对最终产品进行评估。
为了攻克这些难题,来自未知研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们旨在通过 3D 打印技术,开发出融合植物蛋白、脂肪和碳水化合物的多元食品,以满足吞咽困难患者的营养需求,同时改善食品质地。该研究成果发表在《Food Hydrocolloids》上,为吞咽困难患者的饮食管理带来了新的希望。
在研究方法上,研究人员主要采用了以下关键技术:首先是干热处理技术,用于优化蚕豆蛋白(FBP)的功能特性;接着将干热处理后的 FBP 与豌豆分离蛋白(PPI)混合,制备植物蛋白食品墨水,并添加不同浓度的油,研究其对 3D 打印产品内部形态、质地和形状保真度的影响;最后,利用土豆泥(MP)、优化后的植物蛋白和向日葵油凝胶(SO)作为 “墨水”,以不同比例打印出多元食品结构,并依据 IDDSI 框架,对产品的质地、形状保真度进行评估。
下面来看具体的研究结果:
- 干热处理对蚕豆蛋白功能特性的影响:干热处理显著提高了 FBP 的总体持水能力(WHC),达到 6.92 g/g-1(p<0.05)。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析发现,蛋白质的二级结构发生了改变,zeta 电位也有所变化,这表明其内部结构发生了改变,这些变化在 100°C 处理 60 分钟及以上的样本中尤为明显。
- 油对植物蛋白墨水及 3D 打印产品的影响:向植物蛋白墨水中添加油,显著增加了屈服应力(p<0.05),降低了硬度(p<0.05),进而使打印偏差显著降低至 5±0.1%(p<0.05),这说明添加油可以改善 3D 打印产品的形状保真度。
- 3D 打印多元食品结构的特性:研究人员开发出了不同 MP、PP 和 SO 比例的 3D 打印多元食品结构,这些结构具有不同的营养成分。经评估,它们符合 IDDSI 5 级标准 —— 切碎且湿润,具有较低的硬度(5.73±0.2 N)、粘附性(-1.61±0.08 N)和良好的形状保真度(PD=4.2±0.6%) 。
研究结论表明,通过干热处理可以有效增强蚕豆蛋白的功能特性,添加油能够改善植物蛋白墨水的打印性能,而利用多种宏量营养素制备的 3D 打印多元食品结构,在营养定制和质地方面表现出色,符合 IDDSI 标准,有望成为吞咽困难患者的理想食物。
这项研究意义重大,它为吞咽困难患者的饮食管理提供了创新的解决方案,通过 3D 打印技术实现了食品的营养定制和质地优化,有助于解决老年人群因吞咽困难导致的营养不良问题。同时,该研究也为 3D 食品打印技术在特殊饮食领域的应用提供了新的思路和方法,推动了相关领域的发展,让吞咽困难患者能够享受更有营养、更美味的食物,提高生活质量。