世界卫生组织称全球人口老龄化现象日益普遍,老年人口数量不断增加,到2050年,全球60岁及以上老年人口将达到15亿[1]。随着年龄的增长以及肌肉和口腔功能的衰退,约27%～68%的老年人患者在吞咽流质食物或药物时,容易在咽、食管等部位出现吞咽困难[2],从而导致相关疾病的形成或发生呛咳风险。目前,缓解吞咽困难最有效且常见的方法是提供质地适宜的食物,比如流动性改良食品或增稠液体[3]。对此,国内外建立了吞咽困难食品相关标准以指导吞咽困难食品的开发,来满足吞咽困难患者的安全使用,如:国际吞咽障碍饮食标准化创办组织(International Dysphagia Diet Standardisation Initiative,IDDSI)标准[4]、美国国家吞咽困难饮食标准、日本吞咽障碍康复学会2021年版《日本吞咽困难饮食(标准)》[5]、《吞咽障碍膳食营养管理中国专家共识(2019版)》标准等。

在食品界,一般可采用在流质食物中添加具有增稠效果的成分,来改善其吞咽效果。我国《特殊医学用途配方食品注册申请材料项目与要求(试行)》将其定义为增稠组件配方食品。但由于研发起步较晚,国内特殊医学用途配方食品的市场90%以上被包括纽迪希亚、雅培制药、雀巢健康科学等在内的几家跨国公司所垄断[6]。因此,自主开发新型增稠组件配方食品,对于提升我国特医食品的市场竞争力,以及进一步改善我国吞咽困难患者的生活质量具有重要意义。

为了提高流体食物的黏稠度,目前常用的增稠剂主要分为淀粉基和胶基两类[7]。淀粉基增稠剂普遍易受到时间温度的影响,且会增加吞咽后残留的风险,进而导致呛咳风险增加。同时淀粉基组分也存在升糖风险,难以在糖尿病患者人群中推广使用。另外,市场上常用的胶基增稠剂主要有黄原胶(xanthan gum,XG)、瓜尔胶(guar gum,GG)、κ-卡拉胶、魔芋葡甘聚糖等。但使用此类胶基增稠剂达到所需增稠效果的用量较大[8-9],同时会因胶基增稠剂占比增大带来明显不良风味,进而影响产品口感。因此亟需开发新的增稠原料,在改善口感的同时,进一步降低原料的使用量,以增加产品的竞争力和接受度。

海洋多糖琼脂是从红藻中提取的一种水溶性多糖,在我国、日本和南洋各地广泛作为食品食用,具有优良的保健功能,同时因其具备良好的增稠性、凝胶性、稳定性和滞后特性[10],加热再冷却后,较少的用量即可呈现较显著的稠度。故广泛应用于食品生产中如酸奶、干乳酪、冰淇淋、果冻等[11],少量添加即可明显增加产品的黏稠度,同时还能够赋予产品清爽无黏腻的口感[12],但其作为无异味的增稠剂在食品增稠组件开发中的研究仍然较少[13],因此本研究以琼脂为主要增稠组分,进一步通过其与其它胶体的复配协同作用,开发一款口感好、成本低的琼脂增稠组件配方食品,为吞咽困难增稠食品开发提供新方案。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

瓜尔胶,北京瓜尔润科技股份有限公司;黄原胶,新疆梅花氨基酸有限责任公司;琼脂粉,河南怡润生物科技有限公司;赤藓糖醇,鑫泰食品科技有限公司;低聚果糖,山东百龙创园生物科技股份有限公司;麦孚顺宝,吉林麦孚营养科技有限公司;Thicken UP产品,雀巢有限公司;果冻产品(0卡果冻爽),广东喜之郎集团;以上均为食品级材料。

1.2 仪器与设备

200多功能粉碎机,永康市红太阳几点有限公司;SNB-4T旋转黏度计,上海仪昕科学仪器有限公司;MCR302e旋转流变仪,奥地利安东帕有限公司;TMS-TOUCH食品物性分析仪,美国食品技术公司;EVO10钨灯丝扫描电镜,德国卡尔蔡司显微镜有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 增稠剂

1.3.1.1 增稠剂筛选

探究质量浓度为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 g/L的琼脂、GG、XG、葡甘露聚糖胶液对黏度值的影响。称取适量的增稠剂,少量多次搅拌加入水中,减少结块(琼脂使用沸水),随后室温静置24 h,以确保充分水合后,使用旋转黏度计(2号转子、3 r/min)测定溶液黏度值。

1.3.1.2 增稠剂的复配

探究GG/XG复配后对表观黏度、IDDSI针筒滴漏的影响:常温下,配制一定2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 g/L的复配胶溶液,按GG/XG质量比为1∶4、2∶3、1∶1、3∶2、4∶1比例混合均匀,搅拌溶解后,放置24 h充分水合,测定溶液黏度值(3号转子、12 r/min)与针筒滴漏结果。

1.3.2 碳水化合物

1.3.2.1 碳水化合物筛选

探究低聚果糖(fructo oligosaccharide,FOS)、赤藓糖醇(erythritol,Er)与琼脂复配后对产品感官属性和质构特性的影响。配制6.0 g/L的GG/XG(质量比为9∶1)复配胶液,加入10.0、20.0、30.0、40.0、50.0 g/L 的FOS/Er复合溶液,在沸水条件下搅拌溶解,放置24 h后测定IDDSI针筒滴漏结果、溶液质构特性,以不加甜味剂为对照。

1.3.2.2 FOS与Er的复配

探究FOS/Er复配后对感官属性与IDDSI分级的影响。配制琼脂质量浓度为3.0 g/L的GG/XG(8.0 g/L、质量比为9∶1)复配胶液,按FOS/Er质量比为1∶4、2∶3、1∶1、3∶2、4∶1配制FOS/Er复合溶液至质量浓度为20.0、40.0、60.0、80.0、100.0 g/L,充分混匀后,少量多次加入沸水充分搅拌,待其冷却至室温,测定IDDSI针筒滴漏结果、开展感官评价以筛选出口感较好的复配体系。

1.3.3 琼脂添加量

前处理:将GG/XG(8.0 g/L,质量比为3∶2)、FOS/Er(40.0 g/L,质量比为2∶3)按比例混合后经粉碎机粉碎2 min。取粉碎后的复配粉末9.6 g配制胶液,分别加入质量浓度为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 g/L的琼脂,将上述粉末充分混匀,后加入200 mL沸水并振荡,使其充分溶解,冷却后,测定其质构特性、黏度值与IDDSI针筒滴漏分级。

1.3.4 产品梯度化

按GG 9.41%(质量分数,下同)、XG 6.27%、琼脂5.88%、FOS 31.37%、Er 47.06%准确称取各组分配制成琼脂产品,加入到粉碎机中,粉碎1 min,准确称取粉碎后的琼脂产品3.0、5.0、7.5、10.0 g配制成200 mL IDDSI等级为1、2、3、4级稠度的液体,通过IDDSI针筒滴漏实验和叉勺实验验证其IDDSI等级并测定其质构特性和流变学特性。

1.3.5 IDDSI 针筒滴漏实验

根据IDDSI标准实验要求,并参照Matsuyama等[14]设计规格相符的10 mL针筒,去除橡胶塞后用手指挡住针筒漏嘴,然后加入10 mL待测样品,当手指从漏嘴移开时开始计时,10 s后用手指重新挡住针筒漏嘴以停止液体流动,记录剩余体积,重复3次。

1.3.6 质构分析(texture profile analysis,TPA)

测试前将制备的样品在(25±1)℃ 下冷却1 h,取45 mL胶液,倒入一次性平皿中,静置24 h。使用质构仪进行分析,采用TPA 100 N模式,配备直径为 50 mm 的圆柱盘 (P/50),以 120 mm/min 的速度运行、50%的形变百分比、最小力0.1 N、回程距离25 mm的条件进行测试。所有测量均重复3次进行,记录数据,硬度换算如公式(1)所示:

(1)

式中:δ,最大压缩应力,N/m2;F,质构仪测定的硬度值,N;S,探头与样品的接触面积,m2。

1.3.7 扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)分析

取适量粉碎琼脂产品,将其粘在双面导电胶带上并贴在样品台上进行2次喷金,喷金结束后将样品取出,将其放置于样品台上,送入电镜扫描腔,选择SEM模式,在不同扫描倍数下拍摄琼脂产品微观结构图片,以用于分析琼脂产品增稠前后结构变化。

1.3.8 流变学特性

振幅扫描:黏弹性测试均在线性黏弹性区域内进行,该区域通过振幅扫描实验确定。实验条件为:温度37 ℃,应变范围为0.1%～100%,频率为1 Hz[15]。

频率扫描:温度37 ℃,应变由振幅扫描确定,角频率范围0.1～100 rad /s。实验采用锥平板测试系统PP 25(直径25 mm),板间距设为2 mm。储能模量(G′)、损耗模量(G″)及损耗角正切值(tanδ)均通过旋转流变仪自带软件计算得出。

1.3.9 感官评价

感官评价由具备感官品评经历的5名男生和5名女生完成,感官分析采用定量描述分析。在此测试中,由经过培训的感官小组对产品的感知感官属性进行了客观描述,生成了一系列质地属性(表1)并对每个属性的评估达成共识,采用10分法进行评价。每种样品用透明无味的塑料杯呈送,品尝杯用3位随机数字编号,品评人员在单独的品评室内品尝后(品尝不同样品之间用饮用水漱口),对每种样品的各种感官指标进行打分,结束后收集品评表,进行数据分析。

1.4 数据分析

每个试验至少进行3次重复。采用Excel软件对数据进行整理,Origin 2024软件进行图表绘制,SPSS软件对数据进行显著性差异分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 增稠剂

2.1.1 不同增稠剂黏度值

目前表观黏度测量已被广泛用于设计吞咽困难食品,因此首先以表观黏度值为指标对增稠剂进行筛选。在常见的胶基增稠剂中,由于海藻酸钠和κ-卡拉胶需要额外的金属离子加入才能实现较好的增稠效果[16],因此实验选取了琼脂、GG、XG、葡甘聚糖4种增稠剂,探究其增稠性能。

如电子版增强出版附图1所示(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.045274,下同),琼脂添加量从2.0 g/L增至3.0 g/L时,黏度值发生了突增,到达8 884 mPa·s,随后大致趋于稳定。这可能是因为琼脂添加量达到一定水平后,溶液单位体积内的琼脂密度显著上升,进而提高了分子链的缠结程度[17],形成了更为致密的网络结构,导致黏度值突增,随后达到饱和状态,黏度值又趋于稳定。而随着GG和XG质量浓度的增加,黏度值呈现指数级上升,且XG整体的黏度值高于GG;随着葡甘聚糖质量浓度的增加,黏度值增加并在10.0 g/L时达到最大(710 mPa·s),其独立增稠性能较差,远低于GG、XG和琼脂。综上,琼脂可在低质量浓度下即产生较高的黏度,但存在硬度脆性增大等问题,因此选择GG与XG进行复配以改善此问题。

2.1.2 GG与XG的复配

2.1.2.1 不同质量比黏度值

由于不同胶体之间存在协同作用,不同质量比会影响黏度,因此对GG和XG的复配进行了研究,以获得最佳的增稠条件。结果见附图2,当黏度计使用3号转子、转速12 r/min时,随着GG/XG比例增大,体系黏度持续提升,在3∶2时为2 406 mPa·s,4∶1时达到最大值3 555 mPa·s。这可能是由于GG与XG的分子间协同作用逐渐增强,GG的线性链与XG的螺旋网络充分交织、互补,通过氢键、静电作用形成更致密、稳定的三维网络所导致。

2.1.2.2 不同质量比IDDSI针筒滴漏

由于黏度值只能粗略表征增稠食品的性质,难以与实际食用效果相对应。对于评价增稠食品是否能够安全满足不同等级吞咽障碍患者需求时,较多的是通过IDDSI标准进行宏观且快速的判断,因此,采用IDDSI标准指导并优化琼脂产品配方。从附表1可知,当GG与XG按质量比复配时,1∶4、2∶3、1∶1条件下体系均属于IDDSI 2级标准,而3∶2和4∶1属于IDDSI 3级标准。结合附图2分析,由于3∶2条件下黏度值已处于较高水平,能满足多数增稠、稳定类应用,并且GG的线性链与XG的螺旋网络[18]处于较好的平衡点,既通过充分的氢键、静电作用形成致密稳定的三维网络[19],又避免了过量GG导致溶液结块;此外为避免GG质量浓度过高带来的浓郁豆腥味,影响后续产品风味,故选择GG与XG的质量比为3∶2。

2.1.2.3 不同质量浓度黏度值与IDDSI针筒滴漏

通过添加不同质量浓度的GG/XG,得到附图3和附表2结果,从图中可以看出随着GG/XG质量浓度的增大,黏度值呈现上升的趋势,在10.0 g/L时达到最大(4 180 mPa·s)、而8.0 g/L时则为2 316 mPa·s; 在附表2实验结果中,6.0 g/L、8.0 g/L和10.0 g/L分别属于IDDSI 1、2、3级。综合考虑,为避免因整体质量浓度过高导致GG带来的豆腥味过大,影响后期琼脂产品的风味,选择8.0 g/L 的GG/XG。

2.2 碳水化合物

2.2.1 碳水化合物的筛选

根据《特殊医学用途配方食品注册申请材料项目与要求(试行)》标准规定、原卫生部公示、GB 2760—2024《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》等相关规定,结合不升血糖产品需求,最终选择FOS与Er进行产品开发。

内聚性对于吞咽障碍患者安全吞咽食物至关重要。内聚性强的样品内部结合更强,从而避免食团在吞咽过程中分解成细颗粒而造成误吸窒息等[20]。由图1-a可知,随着Er添加量的增加,内聚性在20 g/L添加量时达到最大值(0.86)且与其余添加量条件下存在显著性差异;图1-b中,随着FOS添加量的增加,内聚性之间均无显著性差异,说明FOS对产品内聚性的影响较小。在样品弹性指标上,添加20.0 g/L Er时,硬度值较低(2.16 N),FOS则在20.0 g/L时达到最大硬度2.83 N,尽管不同添加量下弹性存在显著性差异,但相较于未添加Er和FOS时变化较小,而过高的弹性会导致吞咽障碍患者在吞咽时两颚所需的力增大。

黏附性是指克服探头和样品之间的黏附力所需的能量。黏附性与窒息风险有极大关系,对于吞咽障碍人群应避免黏附性强的食物[21]。图1-c和图1-d表明Er添加量为20.0 g/L时,黏附性下降至0.04 mJ,而FOS添加量增大,黏附性表现出无显著性差异。从咀嚼性来看,添加20.0 g/L的Er时咀嚼性明显下降,而FOS为20.0 g/L时明显增加。而老年人食用的食物的质地特性应是柔软、湿润且易于咀嚼的,因此后续对FOS和Er进行复配以调配合适的质控特性。

2.2.2 碳水化合物复配比例

为了提升产品适口性,通过感官品评实验确定口感最佳的碳水化合物配比。由表2分析可知,咀嚼性在0.05水平上具有显著性差异,从组间分析来看,1∶4、2∶3比例之间无显著性差异;而1∶4、2∶3和3∶2、4∶1比例具有显著性差异,1∶4、2∶3比例下的总分分别为66.1、66.3。

2.2.3 碳水化合物复配质量浓度

如表3所示,甜味感觉速度在0.05水平上有显著性差异,从组间分析来看,20.0、40.0、60.0 g/L 的FOS/Er与80.0、100.0 g/L的FOS/Er之间具有显著性差异。甜味强度在0.01水平上具有极显著性差异,从组间分析来看,20.0 g/L的FOS/Er与60.0、80.0、100.0 g/L的FOS/Er之间具有显著性差异,40.0 g/L的FOS/Er与80.0、100.0 g/L的FOS/Er之间具有显著性差异,又与20.0 g/L和60.0 g/L之间不存在显著性差异。

综上所述,通过对FOS/Er的质量浓度、质量比探究后,确定最优的FOS/Er复配参数为2∶3 和40.0 g/L。对于吞咽困难患者而言,选择40.0 g/L的FOS/Er相较于60.0、80.0、100.0 g/L,在甜味感觉速度上适中,既避免了60.0、80.0、100.0 g/L可能因甜度过快引发的冲击感,又规避了80.0、100.0 g/L因甜度过强导致的人工感及风味掩盖问题,同时又避免甜度过低导致胶质味明显。此外,从代谢安全角度和相关标准来看,参考《中国居民膳食纤维摄入白皮书》、Dou等[22]的研究和美国食品药品监督管理局推荐的总膳食纤维摄入量(20～35 g/d,可溶性膳食纤维占25%～30%,故FOS摄入量在7～15 g/d较为适宜;根据Storey等[23]的研究结果来看,每日摄入Er在20～35 g的低剂量下并未引起显著的胃肠道症状增加。因此选择40.0 g/L质量浓度和2∶3质量比的FOS/Er既能保证可溶性膳食纤维在合理的摄入范围内,又能避免Er过多摄入增加腹胀或腹泻风险。

2.3 琼脂添加量

2.3.1 黏度值与针筒滴漏实验

为了确定琼脂添加量对产品体系黏度值、质构特性和IDDSI分级的影响,实验选取1.0～5.0 g/L的琼脂添加量进行探究,以确定最佳琼脂添加量。如表4和图2所示,在针筒滴漏实验结果中,所有质量浓度均属于IDDSI 3级。

当黏度计条件为4号转子、12 r/min时,随着琼脂添加量的上升,琼脂添加量在1.0～3.0 g/L时,体系黏度值呈现上升的趋势,在3.0 g/L时达到最大值10 361 mPa·s,这可能是因为增稠剂分子间的协同网络构建,在低添加量条件下,琼脂分子溶解并伸展与GG、XG分子链间形成大量氢键,导致分子链缠结度显著增加[24]。然而,当琼脂添加量超过3.0 g/L后,黏度值反而下降。这可能是因为协同作用饱和与自缔合作用,一旦体系中的琼脂过量,体系中会出现自缔合现象,而未能增强整体网络,进而导致黏度值下降[25]。

2.3.2 不同琼脂添加量质控特性

Thicken up、麦孚顺宝、吸吸果冻均为在售增稠产品,将其质控特性作为阳性对照(表5)。过高的硬度可能导致吞咽困难患者无法充分咀嚼,从而产生较大的食物团块,在下咽过程中增加吞咽风险;而较低的琼脂质量浓度下硬度又较小,无法形成一定强度的凝胶结构。根据Wong等[26]的研究和吞咽食品金字塔(金谷营养研究所)标准,要求硬度≤5 000 N/m2、内聚性在0.2～1.0。其中又以3.0 g/L琼脂添加量下的黏度值最大,且硬度为(2.94±0.168)N,经公式(1)换算后最大压缩应力为1 498 N/m2,这样既能保证较高的黏度值又能形成一定强度的凝胶结构;另外,在3.0 g/L琼脂添加量下的琼脂凝胶产品在黏附性、内聚性、弹性指标上已经均在Thicken up和麦孚顺宝的3级标准与4级标准较为接近,综合考虑,选择3.0 g/L的琼脂添加量为最佳条件。

2.4 琼脂产品IDDSI梯度化

2.4.1 黏度值与IDDSI针筒滴漏

为了实现琼脂产品IDDSI梯度化,针对琼脂产品添加量进行了优化。如图3和表6所示,随着琼脂产品质量的上升,黏度值呈现上升的趋势,4个不同琼脂产品质量组的黏度值分别为1 995、6 434、16 679、27 610 mPa·s;在针筒滴漏实验中,3.0、5.0、7.5、10 g的琼脂产品分别达到了IDDSI标准中的1、2、3、4级。

2.4.2 不同IDDSI分析琼脂产品质控特性

产品的质控特性对于为老年人设计增稠组件配方食品尤其重要[27],由图4可知,4个不同IDDSI等级的产品的内聚性均符合0.2～0.9的常用区间,随着琼脂产品质量的增加,产品内聚性呈现下降趋势,在琼脂产品质量为3 g时达到最大值(0.82)随后下降,可能是由于琼脂分子数量增加导致凝胶刚性增强,从而促使内聚性下降;黏附性随着琼脂产品质量的增加呈现上升趋势,可能是因为随着琼脂产品质量的增大,内部FOS和Er占比增加,进一步增大了黏附性;而在硬度和弹性上,均整体呈现上升趋势,在10 g时达到最大值,导致这一现象的原因可能是随着产品质量的增加,琼脂含量也在增加,其形成的网状结构提高了产品的表观性能。IDDSI 4级标准下最大硬度值3.03 N,根据公式(1)换算后最大压缩应力为1 543 N/m2低于要求的5 000 N/m2,同时在另一项研究中表明低质量浓度琼脂凝胶对于老年人来说可食用性更强且不会发生呛咳[21]。

2.5 琼脂产品SEM

通过SEM获得了琼脂产品增稠前和IDDSI 1、2、3、4级增稠后的微观结构,如图5所示。如图5-a、图5-b所示,经粉碎机处理后琼脂产品微观呈现不规则的几何形态,表面粗糙且边缘棱角分明,这种复杂的表面微观结构显著提升了颗粒的有效比表面积,有助于溶剂在接触瞬时的快速润湿与渗透。1、2级增稠后微观结构,均呈现相对疏散的纤维网络结构(图5-c、图5-d);IDDSI 3、4级增稠后微观结构相较于1、2级呈现出孔径更小、表面更致密的纤维网络结构(图5-e、图5-f)。这些纤维网络结构的出现,可能是由于GG、XG和琼脂通过桥接效应改善了样品之间的黏附相互作用[28],且随着琼脂产品IDDSI等级的增加,纤维网络结构愈发致密。

2.6 流变特性

流变学特性是影响食品咀嚼及吞咽特性的关键因素,并且在增稠组件配方食品的设计中也具有重要意义[29]。如图6-a所示,IDDSI四个等级的琼脂产品均表现出G′>G″的特性,这是弱黏弹性系统中的常见现象[30],说明样品均呈现凝胶特性。随着琼脂样品质量的增加,样品呈现的G′、G″均在增大,这是因为产品质量增加的同时,体系中所含的琼脂也增多,从而导致样品凝胶特性增强。一旦超过线性线性黏弹性区域后,样品的G′迅速下降,G″迅速上升。

考克斯—默茨法则将表观剪切黏度与复数黏度的幅值在特定剪切速率和频率下关联起来,当频率与剪切速率数值相等时,复数黏度可与表观黏度近似相等[31]。图6-b可看出,4个不同等级的琼脂产品之间η从大到小依次为4级>3级>2级>1级,符合产品针对不同吞咽困难等级的增稠需求,此外复数黏度特征来看,4个琼脂产品均表现出剪切稀化的特征,说明其内部分子随着角频率的增大可能出现了解缠现象[32],进而导致η下降,具有更高剪切稀化程度增稠液体的误吸程度似乎低于具有较低剪切稀化程度增稠液体,也进一步证实了4个等级的琼脂产品可以针对不同吞咽障碍等级患者。tanδ<1.0的食物被归类为弱凝胶系统,而tanδ>1.0的食物更接近液体状态[33],图6-c和图6-d可看出4个琼脂产品均表现出弱凝胶特性,且图6-c可以看出3、4级琼脂产品在0.1%应变范围内tanδ<0.3,表明其更加适合吞咽困难患者,1、2级琼脂产品相较于3、4级具有更大的tanδ值, 表明其具备更加接近流体的特性,而tanδ值在0.1～1.0范围内是适合吞咽障碍患者食用的食品的流变学安全标准[34]。

3 结论

本研究针对传统胶体增稠剂存在的口感黏腻、风味差等局限性,成功开发了一种以琼脂为核心,复配GG、XG、FOS和Er的新型吞咽困难食品增稠组件配方食品。结果证实,该优化配方通过多糖分子间的协同作用构建了稳定的三维弱凝胶网络,不仅具有良好的溶解速率和分散性,而且能通过调节添加量,以制备出符合IDDSI 1～4级标准的增稠流体;其展现的优良流变特性、适宜的质控特性以及SEM的致密微观结构,共同证明了其符合吞咽安全标准的同时,又能赋予产品清爽、无黏腻的感官体验。本研究虽然未对除水以外的流质食品进行增稠,但为相关增稠组件配方食品开发奠定了基础并提供参考。

参考文献

[1] Zuil-Escobar J C, Martín-Urrialde J A, Mesa-Jiménez J A, et al. Telehealth in informal caregivers of stroke survivors: A systematic review[J]. Journal of Clinical Medicine, 2024, 13(6):1810.

[2] de Villiers M, Hanson B, Moodley L, et al. The impact of modification techniques on the rheological properties of dysphagia foods and liquids[J]. Journal of Texture Studies, 2020, 51(1):154-168.

[3] Gamonpilas C, Kongjaroen A, Methacanon P. The importance of shear and extensional rheology and tribology as the design tools for developing food thickeners for dysphagia management[J]. Food Hydrocolloids, 2023, 140:108603.

[4] Cichero J A Y, Lam P T L, Chen J S, et al. Release of updated international dysphagia diet standardisation initiative framework (IDDSI 2.0)[J]. Journal of Texture Studies, 2020, 51(1):195-196.

[5] Kayashita J, Fujishima I, et al. The Japanese dysphagia diet of 2021 by the Japanese society of dysphagia rehabilitation[J]. Japanese Journal of Comprehensive Rehabilitation Science, 2022, 13:64-77.

[6] Huang L, Lu J Y, Shi L Y, et al. Regulation, production and clinical application of Foods for Special Medical Purposes (FSMPs) in China and relevant application of food hydrocolloids in dysphagia therapy[J]. Food Hydrocolloids, 2023, 140:108613.

[7] Calmarza-Chueca F, Sánchez-Gimeno A C, Raso-Pueyo J, et al. Rheological properties and stability of thickeners for clinical use[J]. Nutrients, 2022, 14(17):3455.

[8] de O S Schmidt H, Komeroski M R, Steemburgo T, et al. Influence of thickening agents on rheological properties and sensory attributes of dysphagic diet[J]. Journal of Texture Studies, 2021, 52(5-6):587-602.

[9] Xu J H, Ma L L, Li B W, et al. Improvement in rheological and tribology properties of thickened liquids for dysphagia management through the mixing guar gum and xanthan gum at different addition ratios[J]. Food Chemistry, 2025, 493:145927.

[10] Lomartire S, Gonçalves A M M. An overview of potential seaweed-derived bioactive compounds for pharmaceutical applications[J]. Marine Drugs, 2022, 20(2):141.

[11] Khan N, Sudhakar K, Mamat R. Macroalgae farming for sustainable future: Navigating opportunities and driving innovation[J]. Heliyon, 2024, 10(7): e28208.

[12] 毛相朝, 董浩. 海洋食品配料研究现状与发展趋势[J]. 食品科学技术学报, 2024, 42(6):1-14.Mao X Z, Dong H. Research status and development trend of marine food ingredients[J]. Journal of Food Science and Technology, 2024, 42(6):1-14.

[13] Zhang K, Dai M, Yang C, et al. An agar structured fluid prepared by pipe wall shear as a dysphagia diet[J]. Food Hydrocolloids, 2023, 135:108095.

[14] Matsuyama S, Nakauma M, Funami T, et al. The influence of syringe geometry on the International Dysphagia Diet Standardisation Initiative flow test[J]. International Journal of Food Science &Technology, 2020, 55(8):2962-2969.

[15] Qin Y X, Pillidge C, Harrison B, et al. Formulation and characterisation of protein-rich custard-like soft food intended for the elderly with swallowing difficulties[J]. Future Foods, 2024, 10:100460.

[16] Kraithong S, Bunyameen N, Jaisan C, et al. Gelling, thickening, and biological properties of marine algal polysaccharides: Implications for food applications[J]. Carbohydrate Polymers, 2025, 369:124309.

[17] Zha J R, Wang R Y, Du J, et al. In situ gel-forming system for the removal of ferruginous deposits on Nanhai I shipwreck[J]. Gels, 2025, 11(7):543.

[18] Lorenz T, Iskandar M M, Baeghbali V, et al. 3D food printing applications related to dysphagia: A narrative review[J]. Foods, 2022, 11(12):1789.

[19] Gong S J, Shi X F, Zheng J X, et al. Effect of xanthan gum, kappa-carrageenan, and guar gum on the functional characteristics of egg white liquid and intermolecular interaction mechanism[J]. Foods, 2022, 11(14):2119.

[20] 马丽苹, 王钰, 李莹, 等. 绿豆糜/亲水胶体复合物流变学性质及在三维打印吞咽障碍食品中的应用研究[J]. 食品与发酵工业, 2024, 50(10):169-179.Ma L P, Wang Y, Li Y, et al. Rheological properties of mung bean paste-hydrocolloid compound and its application in 3D printing food for dysphagia[J]. Food and Fermentation Industries, 2024, 50(10):169-179.

[21] Suebsaen K, Suksatit B, Kanha N, et al. Instrumental characterization of banana dessert gels for the elderly with dysphagia[J]. Food Bioscience, 2019, 32:100477.

[22] Dou Y Q, Yu X, Luo Y L, et al. Effect of fructooligosaccharides supplementation on the gut microbiota in human: A systematic review and meta-analysis[J]. Nutrients, 2022, 14(16):3298.

[23] Storey D, Lee A, Bornet F, et al. Gastrointestinal tolerance of erythritol and xylitol ingested in a liquid[J]. European Journal of Clinical Nutrition, 2007, 61(3):349-354.

[24] Sun Y L, Xu X W, Wu Z Z, et al. Structure, merits, gel formation, gel preparation and functions of konjac glucomannan and its application in aquatic food preservation[J]. Foods, 2023, 12(6):1215.

[25] Jo W, Bak J H, Yoo B. Rheological characterizations of concentrated binary gum mixtures with xanthan gum and galactomannans[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2018, 114:263-269.

[26] Wong M C, Chan K M K, Wong T T, et al. Quantitative textural and rheological data on different levels of texture-modified food and thickened liquids classified using the International Dysphagia Diet Standardisation Initiative (IDDSI) guideline[J]. Foods, 2023, 12(20):3765.

[27] Pereira T, Barroso S, Gil M M. Food texture design by 3D printing: A review[J]. Foods, 2021, 10(2):320.

[28] Liu Z B, Zhang M, Bhandari B. Effect of gums on the rheological, microstructural and extrusion printing characteristics of mashed potatoes[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2018, 117:1179-1187.

[29] Xing X B, Chitrakar B, Hati S, et al. Development of black fungus-based 3D printed foods as dysphagia diet: Effect of gums incorporation[J]. Food Hydrocolloids, 2022, 123:107173.

[30] Qiu L Q, Zhang M, Bhandari B, et al. Investigation of 3D printing of apple and edible rose blends as a dysphagia food[J]. Food Hydrocolloids, 2023, 135:108184.

[31] Wang X L, Chen Y, Dong M H, et al. Comparisons of shear and extensional rheological properties of Tremella polysaccharide with commercial thickeners at different IDDSI levels for dysphagia management[J]. Food Hydrocolloids, 2024, 156:110377.

[32] Kongjaroen A, Methacanon P, Gamonpilas C. On the assessment of shear and extensional rheology of thickened liquids from commercial gum-based thickeners used in dysphagia management[J]. Journal of Food Engineering, 2022, 316:110820.

[33] Joukhadar R, Niži Nodilo L, Lovri J, et al. Functional nanostructured lipid carrier-enriched hydrogels tailored to repair damaged epidermal barrier[J]. Gels, 2024, 10(7):466.

[34] Cuomo F, Angelicola M, De Arcangelis E, et al. Rheological and nutritional assessment of dysphagia-oriented new food preparations[J]. Foods, 2021, 10(3):663.

Development of an agar-based thickening component for formula foods

YI Chao1,2,3,LI Bolun1,2,3,LIU Chunhui1,2,3,DONG Hao1,2,3,SUN Jianan1,2,3*

1(National Key Laboratory of Marine Food Processing and Safety Control, College of Food Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266404, China)

2(Qingdao Institute of Marine Bio-manufacturing Industry, Qingdao Key Laboratory of Green Manufacturing of Marine Bioproducts, Qingdao, 266071, China)

3(Key Laboratory of Biological Processing of Aquatic Products of China National Light Industry Council, Qingdao 266404, China)

ABSTRACT The global population is aging rapidly.This increases the number of people with swallowing difficulties.Demand for thickened foods for these individuals is growing.This study investigated an agar-based thickening component.This study followed China’s special medical purpose food registration standards and the International Dysphagia Diet Standardisation Initiative (IDDSI) framework.Tests measured apparent viscosity, texture properties, and rheology.Study evaluated how gum type, carbohydrate base, and agar content affect thickening performance.An optimal formulation was identified, 9.41% guar gum, 6.27% xanthan gum, 5.88% agar, 31.37% fructo-oligosaccharide, and 47.06% erythritol (mass fraction).This mixture provide basic thickening for liquid foods.It also met different IDDSI levels when used at 3.0, 5.0, 7.5, or 10.0 g.Higher thickener dosage shifted rheological behavior from pseudoplastic to weak-gel.Texture analysis showed a gradient increase in gel strength.Adding agar improved the system’s functional adaptability.It formed multi-level network structures, enhancing thickening while improving the plain taste of traditional thickeners.This work offers a theoretical basis for developing precise thickening component formulas.By adjusting thickener content, individual nutritional needs of patients with different swallowing impairment levels can be met.

Key words dysphagia;thickened foods;agar;textural properties;International Dysphagia Diet Standardisation Initiative (IDDSI)

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.045274

引用格式：仪超,李波轮,刘春辉,等.基于琼脂的增稠组件配方食品开发[J].食品与发酵工业,2026,52(19):140-149.YI Chao,LI Bolun,LIU Chunhui, et al.Development of an agar-based thickening component for formula foods[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(19):140-149.

第一作者：硕士研究生(孙建安教授为通信作者,E-mail:sunjianan@ouc.edu.cn)

基金项目：海洋食品加工与安全控制全国重点实验室揭榜挂帅专项(20250401);山东省科技计划项目(2023TSGC0500);青岛市关键技术攻及产业示范项目(23-1-3-hygg-23-hy)

收稿日期：2025-11-26,改回日期：2026-02-14