基于綠豆蛋白、玫瑰粉和亞麻籽膠的老年人3D打印質(zhì)構(gòu)改良食品的制備與表征

來源： 科學(xué)私享

2023年9月15日，江南大學(xué)張慜教授團(tuán)隊(duì)在農(nóng)林科學(xué)1區(qū)TOP期刊Journal of Food Engineering(IF: 5.5)上在線發(fā)表題為“Preparation and characterization of 3D printed texture-modified food for the elderly using mung bean protein, rose powder, and flaxseed gum”的研究性論文。

由于牙齒脫落、舌/口腔力量減弱和其他身體功能的衰弱等因素，老年人患吞咽障礙的比例正在增加。為了防止患者脫水和營(yíng)養(yǎng)不良，他們吃的食物就必須足夠軟，以便咀嚼和安全吞咽。因此，吞咽障礙患者通常會(huì)吃一些更好吸收的增稠的液體或者易于咀嚼和可安全吞咽泥狀食物。然而，這些食物通常在外觀上沒有吸引力，并且不能增加患者的食欲。值得注意的是3D打印技術(shù)能夠增強(qiáng)視覺外觀、定制質(zhì)構(gòu)和提供個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)。因此，3D打印是制備吞咽障礙患者食品的最可行方法之一。

在這項(xiàng)研究中，將亞麻籽膠（FG）(0%–1.5%)與綠豆蛋白（MBP）和玫瑰粉（RP）進(jìn)行復(fù)配，用于開發(fā)3D打印模型吞咽障礙食品。對(duì)配方油墨的流變性、水的狀態(tài)、脫水收縮、表面形態(tài)和質(zhì)構(gòu)進(jìn)行了表征。另外，還評(píng)估了他們的3D打印性能。國(guó)際吞咽障礙食物標(biāo)準(zhǔn)行動(dòng)委員會(huì)（IDDSI）推薦的測(cè)試用于評(píng)估其作為吞咽障礙特定食物的可行性。還進(jìn)行了體外消化實(shí)驗(yàn)來評(píng)估這些油墨的可消化性。

研究亮點(diǎn)
綠豆蛋白和玫瑰用于制備3D打印質(zhì)構(gòu)改良的食品。

亞麻籽膠被成功地用作綠豆蛋白和玫瑰混合物的質(zhì)構(gòu)改良劑。

含0.9%亞麻籽膠的油墨易于吞咽，打印性能最好。

將0.3%-0.9%的亞麻籽膠與綠豆蛋白混合不妨礙綠豆蛋白的體外消化。

亞麻籽膠在體外消化過程中對(duì)酚類化合物具有保護(hù)作用。

研究結(jié)論
評(píng)價(jià)了亞麻籽膠（FG）作為質(zhì)構(gòu)改良劑對(duì)以綠豆蛋白（MBP）和玫瑰花粉（RP)為主要成分的3D打印食品的適用性。

低濃度（0.3%-1.2%，w/w）FG的加入通過改善機(jī)械強(qiáng)度和粘度改善了可印刷性和形狀穩(wěn)定性。添加0.9% FG的油墨具有最佳的印刷性能（表面光滑，自支撐性能好，尺寸穩(wěn)定性好）。

然而，當(dāng)較高濃度（1.5%，w/w）的FG加入時(shí)，由于不相容性的增加，會(huì)導(dǎo)致MBP和FG之間發(fā)生微相分離；這種油墨配方打印精度低，并且在3D打印形狀中產(chǎn)生粗糙的表面。

含0.9% FG的油墨配方在IDDSI框架的叉壓、叉滴、勺傾斜實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)良好，可歸類為4級(jí)-高度稠/細(xì)泥型吞咽障礙食品。

添加 0.9% 的 FG 不會(huì)妨礙MBP的消化，并且還有助于在體外消化時(shí)保留較高的總游離酚含量。

這項(xiàng)研究通過3D打印技術(shù)，利用MBP、RP和FG開發(fā)了一種低成本、以植物為基礎(chǔ)、富含酚類物質(zhì)的吞咽障礙特定食物。

然而，這項(xiàng)工作使用了有限的成分（MBP, RP和FG），并使用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的3D打印機(jī)進(jìn)行操作。

未來的研究有望將工藝放大到中試和大試，并使用脂質(zhì)、調(diào)味料和甜味劑等輔料和添加劑成分，以滿足吞咽障礙人群的需求。

圖1. 含綠豆蛋白( MBP ) +玫瑰粉( RP )和亞麻籽膠( FG )的油墨的流變性。

圖2. 含不同濃度亞麻籽膠( FG )的綠豆蛋白( MBP ) +玫瑰粉( RP )油墨的蠕變響應(yīng)結(jié)果。

圖3. 含有綠豆蛋白（MBP）+玫瑰粉（RP）和不同濃度亞麻籽膠（FG）的油墨配方的水分流動(dòng)性。

圖4. 含有綠豆蛋白（MBP）+玫瑰粉（RP）和不同濃度亞麻籽膠（FG）的油墨配方的FT-IR光譜。

圖5. 含有綠豆蛋白 （MBP） + 玫瑰粉 （RP） 和不同濃度亞麻籽膠 （FG） 的油墨配方的 SEM 圖像。

圖6. 含有綠豆蛋白（MBP）+玫瑰粉（RP）和不同濃度亞麻籽膠（FG）的油墨配方的質(zhì)構(gòu)分析。

圖7. 使用含有綠豆蛋白（MBP）+玫瑰粉（RP）和不同濃度亞麻籽膠（FG）的油墨配方的3D打印模型。

圖8. 使用含有綠豆蛋白（MBP）+玫瑰粉（RP）和不同濃度亞麻籽膠（FG）的油墨配方的打印模型的尺寸（A，B）和高度穩(wěn)定性（C）。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2023.111750