吞咽障碍是一种影响越来越多老年人和患有神经系统疾病或头颈部疾病患者的吞咽问题。安全管理这种障碍需要严格控制食品的质地和流变特性，以实现高效、安全的吞咽（Agarwal, Lassemillante, Peddisetti, Smith, & Buckow, 2026）。根据国际吞咽障碍饮食标准化倡议（IDDSI），改良质地的食品被分为不同的等级，使其物理特性与患者的吞咽能力相匹配，从而降低窒息、误吸和营养不良的风险（Wong, Chan, Wong, Tang, Chung, & Kwan, 2023）。传统的改良质地食品，如泥状食品和切碎的食品，在临床实践中被广泛使用。然而，这些食品通常因外观不佳、质地单一以及难以精确调整营养和质地特性而受到限制，这可能会减少患者的食欲和长期依从性（Wu, Miles, & Braakhuis, 2022）。
三维（3D）打印为制造针对吞咽障碍患者的个性化营养改良食品提供了一个新兴平台，因为它可以精确定制食品的几何形状、营养成分，最重要的是物理微结构，从而生产出符合吞咽安全标准的产品（Yellapantula, Dayananda, Bhandari, & Prakash, 2025）。然而，为了使这些打印食品在实际应用中发挥作用，它们必须能够承受现代食品供应链所依赖的冷链储存和配送过程中的冻融循环。在冷链物流过程中，食品凝胶不可避免地会经历冻融循环，包括冷冻储存以及在运输和家庭处理过程中的部分或完全解冻。反复的冻融会对凝胶微结构造成严重的机械应力（Chen et al., 2023; Wang et al., 2026）。冷冻过程中生长的冰晶会刺破凝胶网络，而在解冻过程中，氢键的重排和淀粉链的广泛降解会导致三维网络剧烈收缩以及显著的宏观收缩（Lan Wang et al., 2013; Yu, Li, Wang, & Wang, 2023; Zhao et al., 2026）。这种机械退化不仅使打印产品变得粗糙、坚硬和易碎，还损害了打印构造的准确性和自支撑能力。对于吞咽障碍患者来说，这种冻融引起的坚硬、易碎和易碎的质地大大增加了窒息和误吸的风险（Zhu et al., 2024）。因此，开发同时具备优异3D打印性能、出色冻融稳定性和可靠吞咽安全性的复合生物墨水仍是一个紧迫的挑战（Agarwal et al., 2026）。
多糖-蛋白质复合体系在开发抗冻融、易于吞咽的3D打印产品方面显示出巨大潜力，因为它们具有优异的生物相容性和高度可调的粘弹性（Lv et al., 2026; Wang et al., 2024）。大豆蛋白分离物（SPI）具有良好的凝胶形成性能，但其单组分网络在冻融处理后容易发生相分离（Liu, Song, Bian, Huang, Yin, & Nie, 2024; Yu et al., 2023）。作为最常用的天然结构改性剂，淀粉可以通过非共价相互作用与蛋白质基质形成深度缠结，从而显著提高复合体系的机械强度和保水能力（Zeng et al., 2026）。在分子层面，这些相互作用主要由三种力量主导：淀粉羟基团与SPI极性氨基酸侧链之间的氢键；变性蛋白质聚集体与直链淀粉螺旋内部的疏水相互作用；以及支链淀粉链的立体阻碍，后者物理上阻碍了大分子的对齐并调节凝胶网络的密度。值得注意的是，不同植物来源的淀粉在直链淀粉/支链淀粉比例、颗粒大小和分子构象上存在显著差异，这些差异深刻影响了复合网络的流变行为和冻融稳定性（Cai et al., 2026; Wang et al., 2024）。高直链淀粉倾向于形成坚硬的、以氢键为主的网络，但在冻融循环中容易发生降解，而富含支链淀粉的蜡质淀粉则通过立体阻碍效应有效抑制再结晶。先前的研究已经探讨了SPI和基于淀粉的复合材料的流变和机械行为（Wang et al., 2024），以及冷冻对木薯淀粉凝胶3D打印精度的影响（Xu et al., 2023）。然而，关于不同植物来源的淀粉如何影响基于SPI的墨水的冻融稳定性、解冻后的打印性能和吞咽安全性，目前仍缺乏系统的比较。
本研究将五种代表性淀粉引入SPI基质中，以研究淀粉的物理化学性质如何在冻融循环前后调节复合墨水的多尺度结构和性能。在冻融循环前后，对凝胶的流变性、微结构、水分含量、化学键和吞咽性能进行了评估。这项工作旨在阐明淀粉-蛋白质交联网络在冻融应力下的微观应力抵抗机制，并为筛选适合抗冻融3D打印改良质地吞咽障碍食品的理想结构墨水提供理论基础和实用范例。
