近日，北京工商大学食品健康学院许朵霞教授团队在国际食品顶刊《Food Hydrocolloids》（中科院一区，IF：12.4）发表了题为“Calcium ion-regulated oil body-filled pea protein isolate-inulin emulsion gels for dysphagia-oriented products”的研究性论文。许朵霞教授为通讯作者，WenqianXu为第一作者。
研究背景
吞咽困难患者在饮水或进食时，发生误吸和呛咳的风险会升高。他们也容易出现多种并发症，如营养不良和吸入性肺炎。为降低这些风险，他们的饮食必须包含易于咀嚼且吞咽安全的食物。从质地角度来看，这类食物必须具备适当的内聚性、黏附性、硬度和可变形性。目前，针对吞咽困难的饮食干预主要依赖质地改良食品和增稠液体。质地改良食品主要包括泥状食品和软凝胶食品。其中，软凝胶食品往往比泥状食品更受青睐，因为其感官吸引力更强、稳定性更高、质地控制更好，且能够刺激食欲。
与单组分凝胶不同，乳液填充凝胶同时包含油相和水相，能够包封脂溶性和水溶性营养物质，从而高效整合人体健康所需的多种必需营养素。此外，乳液填充凝胶内部的相互作用可改善其质地和润滑性，这对存在吞咽困难的人群而言十分有利。凝胶的功能性能在很大程度上取决于其网络结构，其中蛋白质和多糖是主要的网络形成剂。钙常被用作交联剂，以增强凝胶的稳定性并改变其流变行为。Ca²?会与阴离子多糖结合形成 “蛋盒” 结构，并与蛋白质中的 COO?基团相互作用形成 “钙桥”。然而，关于 Ca²?如何通过影响流变特性来作用于凝胶的可吞咽性，相关研究尚为数不多。油脂对人体营养至关重要，在咀嚼和吞咽过程中发挥着关键的润滑作用。乳液填充凝胶中油脂之所以能减少摩擦，是因为随着剪切速率的增加，油滴会发生分解和扩散，进而导致摩擦系数降低。与凝胶中的油脂不同，油体主要通过 “滚珠轴承效应” 增强润滑，而非依靠分解和扩散。因此，选择油体作为填充相不仅能减少摩擦、提高润滑性，还能保持体系的稳定性。2020 年一项研究证实，天然油体能显著改善 κ- 卡拉胶凝胶的摩擦性能。同样，2023 年一项研究指出，Ca²?交联可增强含米糠油体乳液的凝胶的流变和摩擦学性能。值得注意的是，摩擦测试后未观察到破乳现象，表明其稳定性优异。尽管如此，关于钙离子调控的油体填充豌豆分离蛋白 - 菊粉乳液凝胶（Ca-OPIG）的流变学和质构特性，尤其是在咀嚼和吞咽性能方面的研究仍较为有限。
国际吞咽困难饮食标准化倡议（IDDSI）是一个全球性框架，旨在通过制定食品和液体质地的标准化术语及定义，提高吞咽困难患者的生活质量。该框架包含 8 个等级（从 0 到 7 级）：0-2 级指饮品，3-4 级代表介于液体和固体之间的中间形态食物，5-7 级则涉及固体或半固体食物。IDDSI 框架为评估食物的可吞咽性提供了便捷且直观的方法。然而，这些测试在很大程度上具有主观性，无法定量描述食物的吞咽特性。因此，IDDSI 评估应辅以客观的流变学测试，以更全面、准确地了解食物的抗变形能力和黏弹性行为 —— 这是研发适合吞咽困难患者的食品时需要考虑的关键因素。
大豆油体富含不饱和脂肪酸和抗氧化剂，如亚油酸、α- 亚麻酸和维生素 E，这些成分有助于延长产品保质期并提高营养价值。大豆油体能够与水或其他成分形成稳定的乳液，从而改善食品的质地和口感。例如，油体通常具有明显的疏水性。凝胶基质中的疏水成分（如蛋白质中的疏水氨基酸和菊粉中的单糖残基）会与油体的疏水表面发生相互作用。这些疏水相互作用有助于对油体进行包封，从而防止其聚集或发生相分离，进而增强含乳液凝胶的结构完整性和质构特性。因此，作为填充相，大豆油体具有优异的营养价值和感官特性。
本研究创新性地构建了以豌豆分离蛋白（PPI）和菊粉为凝胶基质、大豆油体为活性填充相，并通过调节 Ca²?浓度制备而成的钙离子调控型油体填充豌豆分离蛋白 - 菊粉乳液凝胶（Ca-OPIG）。通过微观结构、水分分布及相互作用等分析手段，探究了不同 Ca²?浓度下钙交联复合凝胶的成胶机制及质地改良机制。进一步研究了其作为吞咽困难患者专用食品的可行性，并采用质构剖面分析（TPA）、流变学测试及国际吞咽困难饮食标准化倡议（IDDSI）测试，评估了 Ca-OPIG 对吞咽困难人群的适用性。本研究旨在为吞咽困难专用食品的设计与研发提供理论数据支持。
结论与展望
本研究表明，添加适宜浓度的 Ca²?可增强凝胶的自支撑性能，使凝胶形成致密的蜂窝状网络结构，持水性得到改善，其中以 15 mM Ca²?浓度时效果尤为显著。相反，过量的 Ca²?（30 mM）会导致静电斥力增加、分子聚集加剧，进而造成凝胶网络崩塌。因此，Ca²?对凝胶质地的调控存在阈值。当 Ca²?与官能团（-OH 和 COO?）相互作用时，会形成 “钙桥”，适度的 Ca²?浓度能显著提高凝胶的硬度、内聚性和模量，同时降低其屈服应力。根据 IDDSI 测试，不同 Ca²?浓度所制备的凝胶可满足 IDDSI 框架中吞咽困难患者食品 3-6 级的使用要求。本研究证实，调节 Ca²?浓度能显著影响凝胶的结构、持水性、质地及流变学特性，使其符合吞咽困难患者食品多种 IDDSI 等级的规格标准。这些发现为开发新型凝胶基吞咽困难患者食品提供了宝贵的参考。尽管如此，本研究的一个关键局限性在于缺乏 Ca-OPIG 在缓解吞咽困难患者误吸、呛咳及营养不良方面的临床数据。填补这一空白将是我们未来研究的重点。
原文链接https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111605
研究背景
吞咽困难患者在饮水或进食时，发生误吸和呛咳的风险会升高。他们也容易出现多种并发症，如营养不良和吸入性肺炎。为降低这些风险，他们的饮食必须包含易于咀嚼且吞咽安全的食物。从质地角度来看，这类食物必须具备适当的内聚性、黏附性、硬度和可变形性。目前，针对吞咽困难的饮食干预主要依赖质地改良食品和增稠液体。质地改良食品主要包括泥状食品和软凝胶食品。其中，软凝胶食品往往比泥状食品更受青睐，因为其感官吸引力更强、稳定性更高、质地控制更好，且能够刺激食欲。
与单组分凝胶不同，乳液填充凝胶同时包含油相和水相，能够包封脂溶性和水溶性营养物质，从而高效整合人体健康所需的多种必需营养素。此外，乳液填充凝胶内部的相互作用可改善其质地和润滑性，这对存在吞咽困难的人群而言十分有利。凝胶的功能性能在很大程度上取决于其网络结构，其中蛋白质和多糖是主要的网络形成剂。钙常被用作交联剂，以增强凝胶的稳定性并改变其流变行为。Ca²?会与阴离子多糖结合形成 “蛋盒” 结构，并与蛋白质中的 COO?基团相互作用形成 “钙桥”。然而，关于 Ca²?如何通过影响流变特性来作用于凝胶的可吞咽性，相关研究尚为数不多。油脂对人体营养至关重要，在咀嚼和吞咽过程中发挥着关键的润滑作用。乳液填充凝胶中油脂之所以能减少摩擦，是因为随着剪切速率的增加，油滴会发生分解和扩散，进而导致摩擦系数降低。与凝胶中的油脂不同，油体主要通过 “滚珠轴承效应” 增强润滑，而非依靠分解和扩散。因此，选择油体作为填充相不仅能减少摩擦、提高润滑性，还能保持体系的稳定性。2020 年一项研究证实，天然油体能显著改善 κ- 卡拉胶凝胶的摩擦性能。同样，2023 年一项研究指出，Ca²?交联可增强含米糠油体乳液的凝胶的流变和摩擦学性能。值得注意的是，摩擦测试后未观察到破乳现象，表明其稳定性优异。尽管如此，关于钙离子调控的油体填充豌豆分离蛋白 - 菊粉乳液凝胶（Ca-OPIG）的流变学和质构特性，尤其是在咀嚼和吞咽性能方面的研究仍较为有限。
国际吞咽困难饮食标准化倡议（IDDSI）是一个全球性框架，旨在通过制定食品和液体质地的标准化术语及定义，提高吞咽困难患者的生活质量。该框架包含 8 个等级（从 0 到 7 级）：0-2 级指饮品，3-4 级代表介于液体和固体之间的中间形态食物，5-7 级则涉及固体或半固体食物。IDDSI 框架为评估食物的可吞咽性提供了便捷且直观的方法。然而，这些测试在很大程度上具有主观性，无法定量描述食物的吞咽特性。因此，IDDSI 评估应辅以客观的流变学测试，以更全面、准确地了解食物的抗变形能力和黏弹性行为 —— 这是研发适合吞咽困难患者的食品时需要考虑的关键因素。
大豆油体富含不饱和脂肪酸和抗氧化剂，如亚油酸、α- 亚麻酸和维生素 E，这些成分有助于延长产品保质期并提高营养价值。大豆油体能够与水或其他成分形成稳定的乳液，从而改善食品的质地和口感。例如，油体通常具有明显的疏水性。凝胶基质中的疏水成分（如蛋白质中的疏水氨基酸和菊粉中的单糖残基）会与油体的疏水表面发生相互作用。这些疏水相互作用有助于对油体进行包封，从而防止其聚集或发生相分离，进而增强含乳液凝胶的结构完整性和质构特性。因此，作为填充相，大豆油体具有优异的营养价值和感官特性。
本研究创新性地构建了以豌豆分离蛋白（PPI）和菊粉为凝胶基质、大豆油体为活性填充相，并通过调节 Ca²?浓度制备而成的钙离子调控型油体填充豌豆分离蛋白 - 菊粉乳液凝胶（Ca-OPIG）。通过微观结构、水分分布及相互作用等分析手段，探究了不同 Ca²?浓度下钙交联复合凝胶的成胶机制及质地改良机制。进一步研究了其作为吞咽困难患者专用食品的可行性，并采用质构剖面分析（TPA）、流变学测试及国际吞咽困难饮食标准化倡议（IDDSI）测试，评估了 Ca-OPIG 对吞咽困难人群的适用性。本研究旨在为吞咽困难专用食品的设计与研发提供理论数据支持。
结论与展望
本研究表明，添加适宜浓度的 Ca²?可增强凝胶的自支撑性能，使凝胶形成致密的蜂窝状网络结构，持水性得到改善，其中以 15 mM Ca²?浓度时效果尤为显著。相反，过量的 Ca²?（30 mM）会导致静电斥力增加、分子聚集加剧，进而造成凝胶网络崩塌。因此，Ca²?对凝胶质地的调控存在阈值。当 Ca²?与官能团（-OH 和 COO?）相互作用时，会形成 “钙桥”，适度的 Ca²?浓度能显著提高凝胶的硬度、内聚性和模量，同时降低其屈服应力。根据 IDDSI 测试，不同 Ca²?浓度所制备的凝胶可满足 IDDSI 框架中吞咽困难患者食品 3-6 级的使用要求。本研究证实，调节 Ca²?浓度能显著影响凝胶的结构、持水性、质地及流变学特性，使其符合吞咽困难患者食品多种 IDDSI 等级的规格标准。这些发现为开发新型凝胶基吞咽困难患者食品提供了宝贵的参考。尽管如此，本研究的一个关键局限性在于缺乏 Ca-OPIG 在缓解吞咽困难患者误吸、呛咳及营养不良方面的临床数据。填补这一空白将是我们未来研究的重点。
原文链接https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111605
