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)和提供個性化營養(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，還評估了他們的3D打印性能。國際吞咽障礙食物標(biāo)準(zhǔn)行動委員會（IDDSI）推薦的測試用于評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酚類化合物具有保護(hù)作用。

研究結(jié)論
評價了亞麻籽膠（FG）作為質(zhì)構(gòu)改良劑對以綠豆蛋白（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，由于不相容性的增加，會導(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-高度稠/細(xì)泥型吞咽障礙食品。

添加 0.9% 的 FG 不會妨礙MBP的消化，并且還有助于在體外消化時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