《Food Bioscience》：Development of a β-Carotene-Loaded Emulsion Gel Based on Selenium-Enriched
Pleurotus ostreatus and Its 3D Printing Performance for Dysphagia Patients
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摘要本研究采用富硒平菇超微粉（SP）作为天然固体粒子（Pickering 型）乳化剂，构建了负载β-胡萝卜素的 O/W 乳化液及其 3D 打印乳化凝胶系统。通过优化油相比例和透明质酸（HA）浓度，系统评估了乳化液的理化性质、β-胡萝卜素包埋效率、环境应力下的保留率、打印精度以
摘要
本研究采用富硒平菇超微粉（SP）作为天然固体粒子（Pickering 型）乳化剂，构建了负载β-胡萝卜素的 O/W 乳化液及其 3D 打印乳化凝胶系统。通过优化油相比例和透明质酸（HA）浓度，系统评估了乳化液的理化性质、β-胡萝卜素包埋效率、环境应力下的保留率、打印精度以及基于国际吞咽障碍饮食标准化倡议（IDDSI）框架的吞咽适宜性。SP 表现出 47.05° 的水接触角，表明其具有优异的亲水性和适度的界面活性。在 75% 油相比例下，不溶性 SP 粒子（细胞壁碎片和蛋白质 - 多糖复合物）似乎通过部分润湿（θ = 47.05°）在油 - 水界面组装成完整的致密粒子层，同时吸附的可溶性蛋白质/多糖可能提供空间位阻，抑制液滴聚结，从而获得最小的液滴粒径（D[4,3] = 10.48 μm）且分布集中，实现了>85% 的表观β-胡萝卜素包埋率（75% 油相组的回收校正包埋率 EE = 87.14%）。这种致密的基于粒子的界面层被提议作为机械（Pickering）屏障，结合 SP 中硒多糖、硒蛋白和多酚的潜在抗氧化活性，这可能解释了 75% 油相乳化液在 pH 2-12、NaCl 0.1-0.5 mol/L 以及 90 °C 加热 3 小时条件下β-胡萝卜素保留率显著优越的原因（p < 0.05）。在 0.5% HA 条件下，长链 HA 分子可能通过氢键和疏水相互作用与 SP 蛋白相互作用，形成以弹性为主导（G′ > G″）且剪切变稀的 3D 凝胶网络。这使得打印精度达到 87.34%，无结构坍塌，并符合 IDDSI 4 级（泥状）吞咽障碍导向食品的实验室测试标准。总之，含 75% 油相和 0.5% HA 的 SP 乳化凝胶结合了高包埋稳定性、优异的打印性和符合 IDDSI 的质构特性，适用于吞咽障碍友好型食品，为开发吞咽障碍患者的功能性食品提供了一种有前景的策略。
引言
在人口老龄化的背景下，吞咽障碍已成为老年人常见的健康问题。中国约 66% 的老年人遭受不同程度的吞咽障碍困扰（LIU 等，2023），这不仅可能导致营养不良、脱水和窒息等严重后果，还可能引发吸入性肺炎等致命并发症（Newman 等，2016）。目前，传统易吞咽食品（如泥状或碎状食品）在一定程度上降低了吸入风险；然而，其过度加工导致维生素、矿物质等热敏性营养素的显著损失，无法满足患者的营养需求（Gallego 等，2022）。此外，其单调的质构和外观往往导致食欲下降和食物厌恶。
流行病学调查显示，维生素 A 缺乏是吞咽障碍患者中常见的营养问题（Ningrum 等，2026），中国居民每日维生素 A 摄入量平均仅达到推荐水平的 59.5%（Zhang 等，2024）。维生素 A 是维持黏膜上皮完整性、调节免疫功能和支持神经肌肉协调的关键营养素；其缺乏会进一步损害口腔和咽部肌肉功能，增加吸入风险，形成恶性循环（Liang 等，2025）。β-胡萝卜素是人类最安全的维生素 A 前体之一，在体内按需转化，没有过量毒性风险（Goodman 等，1966）。然而，其高脂溶性以及在光、热和氧下易降解的特性，对其稳定纳入水性食品系统构成了重大挑战（Lin 等，2022）。乳化凝胶提供物理屏障保护和类脂肪口感，是β-胡萝卜素的理想递送系统，因为它能在三维网络中包埋和稳定疏水性生物活性物质，同时提供润滑的口感（Fu 等，2025）。富硒平菇超微粉（SP）是一种多组分不溶性粉末（蛋白质 17.13%，多糖 27.2%，膳食纤维），作为天然固体粒子（Pickering 型）乳化剂发挥作用：其不溶性粒子在油 - 水界面部分润湿（水接触角 47.05° < 90°），被提议吸附于界面并可能有助于形成机械屏障，而释放的可溶性蛋白质/多糖共吸附提供空间稳定作用（Kora, 2020）。构建以 SP 为唯一天然固体粒子乳化剂的整组分乳化凝胶，避免了合成乳化剂的使用，同时保留了硒和多糖等功能性营养素。至关重要的是，SP 中硒多糖、硒蛋白和多酚的互补抗氧化特性可能有助于保护β-胡萝卜素免受氧化降解，为生物活性物质的包埋和递送提供了一种安全高效的新型载体。
传统易吞咽食品存在严重的营养损失和单调的质构/外观问题。三维（3D）食品打印技术提供了一种克服这些限制的新策略。一方面，它能够实现形状、质构和口感的精确设计，以满足个体患者的偏好和吞咽能力，有效解决传统食品外观单一导致的食欲下降问题。另一方面，与传统的加工高温高压相比，3D 打印不涉及剧烈的热或机械剪切，显著减少了对乳化凝胶中包埋的β-胡萝卜素等热敏性生物活性物质的损伤，从而保留了其生物活性和营养价值。然而，现有研究主要侧重于成分相互作用对 3D 打印食品加工特性的影响，较少关注功能性成分的包埋和递送（Bugarin-Castillo 等，2023, Gallego, Barat, 2022）。具体而言，尽管蘑菇衍生的蛋白质和多糖已被探索作为乳化剂，但尚未有关于使用富硒平菇超微粉作为整组分、Pickering 型固体粒子乳化剂进行β-胡萝卜素递送的报道。在本研究中，我们使用 SP 作为唯一的天然固体粒子乳化剂构建负载β-胡萝卜素的乳化凝胶系统，系统优化了油相比例和透明质酸（HA）浓度，并利用国际吞咽障碍饮食标准化倡议（IDDSI）分类评估了其 3D 打印性能和吞咽适宜性。我们进一步分析了物理屏障和抗氧化（化学）途径对环境应力下β-胡萝卜素保护的各自贡献。应承认的是，由于负载β-胡萝卜素的油相和 SP 的固有颜色，打印产品呈现出相对均匀的深橙色；虽然这种颜色标志着功能性成分的存在，但对于某些吞咽障碍患者可能不足以刺激食欲，未来工作应探索加入天然食品级色素和多样化的形状/口味以提高感官吸引力。本工作旨在为开发质构改性、β-胡萝卜素强化食品提供配方参考和实验依据，这些食品可补充吞咽障碍患者的饮食，并探索富硒平菇超微粉作为天然整组分乳化剂的潜力。
章节摘要
材料
富硒平菇超微粉（SP）硒含量为 180 mg/kg（食品级，符合 GB 1903.22-2016, 180–400 mg/kg），粒径为 58.62 μm，可溶性膳食纤维含量为 9.9%，多糖含量为 27.2%，蛋白质含量为 17.13%。作为一种不溶性多组分超微粉，SP 作为固体粒子（Pickering 型）乳化剂发挥作用；通过扫描电子显微镜（SEM）和激光表征了粒子形貌和水分散尺寸分布
水接触角分析
图 1 显示了 SP 的水接触角。水接触角表征乳化剂的润湿性和界面吸附能力。对于固体粒子，θ < 90° 意味着粒子优先被水相润湿，突出进入水相，从而稳定 O/W Pickering 乳化液；θ > 90° 有利于 W/O（Liu-ping 等，2021）。SP 表现出 47.05°±0.5° 的接触角，表明具有优异的亲水性。与常见的植物蛋白乳化剂相比
结论
在本研究中，富硒平菇超微粉（SP）被成功用作天然固体粒子（Pickering 型）乳化剂，构建了负载β-胡萝卜素的 O/W 乳化液及其 3D 打印凝胶系统。通过系统优化，确定最佳配方为 75% 油相比例并添加 0.5% HA。该配方表现出最小的液滴粒径（D [4,3] = 10.48 μm），最佳的乳化活性（EAI = 3.91 m2/g）和乳化稳定性
局限性与未来展望
本研究未包括体外消化或生物可及性测定，因此乳化凝胶在胃肠道条件下β-胡萝卜素的释放和吸收仍有待评估。此外，本研究的 pH 挑战实验仅代表环境应力测试，并不等同于模拟胃肠消化。另外，储存稳定性仅在 4 °C 下评估了 14 天；更长期和加速稳定性研究（例如，25 °C
CRediT 作者贡献声明
徐晓宇：撰写 – 初稿，方法论，调查，正式分析，数据整理。史晶晶：可视化，资源，方法论，正式分析。刘雅琪：可视化，资源，方法论，正式分析。盛桂花：项目管理。魏新林：撰写 – 初稿，方法论，调查，正式分析，数据整理。周全城：撰写 – 审阅与编辑，验证，软件，正式分析
未引用参考文献
LIU 等，2023; Tan 和 McGrath, 2012.
利益冲突声明
不存在可能影响本文报告工作的经济利益或个人关系。
竞争利益声明
本手稿提交不存在利益冲突，且手稿已获所有作者批准发表。
魏新林|周全城|徐晓宇|史晶晶|刘雅琪|盛桂花
