基于反向球化技术的液芯水凝胶珠开发及其在改善老年人水合作用中的创新应用研究

《Applied Food Research》:Development of liquid-core hydrogel beads to improve hydration in elderly: Pilot studies

【字体: 时间:2026年01月27日 来源:Applied Food Research 6.2

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  本研究针对老年人群普遍存在的脱水风险及吞咽困难问题,创新性地开发了以橙汁为液芯的大尺寸水凝胶珠(LHBs)。通过优化反向球化工艺参数(0.5%海藻酸钠浴,16分钟浸泡),成功制备出直径约65mm、容量50mL的球形产品。临床评估显示77%的老年受试者认可其感官接受度,并能有效改善口干症状。该研究为老年营养干预提供了新型递送载体解决方案。

  
随着全球人口老龄化进程加速,60岁以上人口比例预计将从2015年的12%翻倍增长至205年的22%。这一 demographic shift 带来了严峻的健康挑战,其中老年人脱水问题尤为突出。最新meta分析显示,近24%的老年人存在脱水症状,而生理性变化如肌肉量减少、肾功能下降、吞咽困难和口渴感减弱更是雪上加霜。脱水可能引发一系列连锁反应:从便秘、跌倒、谵妄到肾功能衰竭、感染甚至死亡风险增加。虽然日常补水看似简单,但对吞咽功能退化的老年人而言,传统流质饮食往往难以顺利摄入,而市售电解质产品又存在口感差、制备繁琐等局限。
在这种背景下,泰国玛希隆大学营养研究所的科研团队独辟蹊径,将分子料理中常见的球化技术创造性应用于老年营养领域。他们发表在《Applied Food Research》的研究成果,展示了一种能够承载大量液体且易于咀嚼吞咽的液芯水凝胶珠(Liquid-core hydrogel beads, LHBs)。这种看似普通的"水球"实则暗藏玄机:薄至0.3mm的凝胶膜既能保持形状稳定性,又能在口腔内轻松破裂释放内容物,完美解决了传统补水方式与老年人生理特点不匹配的难题。
研究团队采用的关键技术方法包括:通过反向球化技术构建液芯封装系统,利用质构分析仪量化产品机械性能,采用UV-Vis光谱监测成分释放动力学,结合FRAP和ORAC法评估抗氧化活性,并招募30名老年志愿者进行为期30天的临床效果验证。
3.1. Optimization of LHBs formulation
研究人员通过系统筛选,确定以1%乳酸钙为凝固剂、0.025%黄原胶为增稠剂、0.5%海藻酸钠为成膜剂的最佳配比。实验发现,海藻酸钠浓度从0.5%增至0.8%时,膜厚度从0.27mm增加至0.77mm,但表面粗糙度显著增加。最终选择16分钟浸泡时间,在保证膜完整性的同时获得最佳口感。
3.2. Effect of storage conditions
稳定性测试揭示重要现象:4°C水下储存的LHBs在7天内仅损失13%液体,而干燥储存的损失率达39%。这种差异源于渗透压平衡机制,水环境有效减缓了内部液体的跨膜扩散速度。
3.3. Preparation and physical property of LHBs
成品LHBs呈现标准球体特征(球形度0.58),负载容量(LC)达91%,封装效率(EE)高达96.15%。其pH值4.16与橙汁本身特性一致,总可溶性固形物8.07°Brix保持果汁原始风味。
3.3.4. LHBs stability
在7天观察期内,产品出现明显理化变化:硬度从222.35g降至157.06g,类胡萝卜素特征吸收峰(326nm)持续增强,证明膜屏障功能随时间衰减。颜色参数L值从38.04升至40.18,反映色素氧化进程。
3.5. Microbial test
微生物安全性能突出:在4°C条件下,大肠菌群、酵母霉菌等指标7天内均符合泰国公共卫生部标准。但常温(25°C)储存3天即出现微生物增殖,强调冷链存储的必要性。
3.6. Total phenolic content, vitamin C and antioxidant activity
生物活性成分监测显示,总酚含量从130.99μg GAE/mL降至71.96μg GAE/mL,维生素C从50-100mg/L降至25-50mg/L。对应地,FRAP值下降44.5%,ORAC值降低18.7%,表明抗氧化能力与储存时间呈负相关。
3.7. Estimated glycemic index
产品表现出低血糖生成特性(eGI=40),这种缓释碳水化合物的特性对老年糖代谢调节尤为有益。
3.8. Sensory evaluation and clinical trial
感官评估中,颜色(3.97分)、香气(3.93分)、口感(3.90分)均获"稍微喜欢"评价。临床数据显示66.7%参与者口干症状缓解,30%排尿频率增加,证明补水效果显著。
这项研究的意义远超产品本身:它开创性地将食品加工技术与临床营养需求相结合,为解决老年脱水这一全球性难题提供了新思路。LHBs技术平台的可扩展性极强,未来可通过调整液芯成分实现营养强化、药物递送等多元功能。虽然目前存在储存期短(建议3天内食用)、原料标准化等局限,但其所展示的技术路径无疑为老年食品创新提供了重要范式。随着人口老龄化程度不断加深,这种"以食为药"的创新理念将在健康老龄化战略中发挥越来越重要的作用。
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