关于吞咽困难患者所用搅拌酸奶流变行为的研究

《Food Quality and Preference》：Study on rheological behavior of stirred yoghurt for dysphagia patients

针对吞咽障碍患者，本研究系统分析四类流变学特性不同的商用酸奶（Y1至Y4），通过稳态剪切、频率扫描、蠕变-恢复及六种屈服应力测试方法，揭示其触变性、屈服行为与微观结构的关联。结果表明：Y2因高淀粉含量展现显著触变性和屈服应力，Y4与Y2类似但程度较低；Y1与Y3呈延性屈服特性。研究为基于流变学的吞咽障碍饮食分类提供科学依据。

　　

董奇荣|徐家彤|刘东红

浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州310058，中国

摘要

对于吞咽困难患者来说，饮食管理是一种非常有效且被广泛接受的治疗方法。搅拌型酸奶因其口感、风味和营养价值而特别适合，尤其是其相比牛奶更高的粘度。然而，尽管对酸奶流变学进行了大量研究，对其触变性和屈服行为的全面理解仍然有限，这阻碍了为吞咽困难患者设计改良食品的合理性。本研究首先通过稳态剪切、频率扫描和蠕变恢复测试，研究了四种不同配方的酸奶（高质地“Indulgent”酸奶Y₁；含淀粉酸奶Y₂；低质地发酵酸奶Y₃；维生素D强化酸奶Y₄）的粘度和粘弹性。然后，利用滞后环和触变性恢复测试来确定酸奶的触变性。进一步通过六种方法评估和比较了酸奶的屈服行为，包括蠕变、应力梯度、阶跃剪切率、稳态剪切、振幅扫描和应力分叉。根据国际吞咽困难饮食标准化倡议框架，Y₁、Y₂和Y₄均被归类为4级。然而，流变分析显示Y₂表现出显著更高的触变性和屈服应力，这与共聚焦激光扫描显微镜测定的较高连接密度一致。酸奶的屈服过程具有脆性特征，而Y₁和Y₃则表现出延展性。本研究为酸奶微观结构与流变学之间的关系提供了新的见解，并为针对不同状况的吞咽困难患者制定饮食提供了科学可靠的指导。

引言

吞咽困难是指食物从口腔顺利传输到胃部的困难。这种障碍可能发生在吞咽的任何阶段，包括口腔、咽部或食管阶段（H. Zhang等人，2025年）。它可以大致分为疾病引起的吞咽困难（例如中风或神经系统疾病）和与衰老相关的吞咽困难，后者源于与年龄相关的生理退化，特别是口腔功能（Wang等人）。随着全球老龄化加剧，吞咽困难已成为社会发展的一个重要挑战。它显著增加了窒息、吸入性肺炎和窒息等危及生命的并发症的风险，以及营养不良、非故意体重减轻和呼吸道感染等继发性并发症（Shahbal等人，2025年）。目前的吞咽困难干预措施包括物理治疗、药物治疗、心理治疗、手术和饮食管理。作为一种非侵入性的基本治疗策略，饮食管理可以通过改变食物的粘度和质地来确保安全吞咽和充足营养，而不会对患者造成二次伤害（Ren, Liang等人，2024年）。食物粘度的增加有效降低了食物团的流速，延长了口腔和咽部吞咽阶段的神经肌肉协调关键时间，从而促进食物团通过咽部的安全通过，显著降低了吸入风险（Wang等人）。

酸奶是一种广泛消费的乳制品，几个世纪以来因其美味、营养价值和顺滑的质地而受到赞赏，这些特性源于乳酸菌对牛奶的发酵（Ban等人，2023年）。根据质地，酸奶通常分为搅拌型和凝固型。与凝固型酸奶不同，搅拌型酸奶在发酵后经过乳化处理，形成均匀且流动的液体。其质量与流变行为密切相关，包括粘度、粘弹性、触变性和屈服应力，这些因素影响生产和消费者偏好（Brüls等人，2024年）。作为一种即食的高粘度屈服应力液体，搅拌型酸奶特别适合吞咽困难患者（Wang等人，2025年）。此外，其天然的口感、风味和营养成分满足了吞咽困难患者的多样化饮食和营养需求。

近年来，临床医生和研究人员越来越强调，应该根据流变行为而不是主观描述来评估和分类适合吞咽困难患者的食品（Methacanon等人，2021年；Wang, Zihang等人，2024年）。许多研究使用流变学方法研究了适合吞咽困难患者的流质饮食。同时，流变学可以用来模拟吞咽过程，从而为个别吞咽困难患者设计更合理的饮食（Yu等人，2025年）。例如，Xu等人（2025年）使用蠕变恢复和频率扫描测试分析了豌豆蛋白分离物-菊粉乳胶冻的流变行为，并为不同吞咽困难程度的患者提供了更精确的饮食建议。此外，Lin等人（2025年）通过应变扫描研究了牛腱胶原-木薯淀粉复合凝胶在不同应变幅度下的粘弹性响应。由于酸奶是一个多相和多组分的复杂系统，其生产过程相对复杂，分析其流变行为对于促进安全吞咽至关重要。尽管许多研究已经研究了搅拌型酸奶的流变行为，但大多数研究主要集中在粘度和粘弹性上。作为一种典型的触变流体，酸奶在受到剪切应力时粘度会暂时降低，一旦剪切应力去除后粘度会逐渐恢复（Guo等人，2025年）。这一特性对酸奶的质地和稳定性有深远影响，并与吞咽行为密切相关（Medina等人，2023年）。因此，全面评估酸奶的关键流变行为，包括剪切稀释、固液转变和触变性，对于设计适合不同吞咽困难程度的产品至关重要（Khubber等人，2021年；Yellapantula等人，2025年）。

此外，屈服应力是另一个关键参数，它将酸奶结构的科学理解与其对吞咽困难的实际相关性联系起来（Rashwan等人，2023年）。屈服应力流体在静止状态下表现得像固体，但当剪切应力超过临界应力时会发生固液转变，这被称为屈服应力。它在安全吞咽中起着重要作用，因为当施加的应力低于屈服应力时，酸奶能有效抵抗舌头的移动或位移。屈服应力较大的酸奶需要更大的努力才能开始吞咽，而屈服应力较小的酸奶可能会快速流动，增加吸入风险（Guo等人，2025年）。随着吞咽困难的普遍性增加，食品科学中对屈服应力的系统研究受到了越来越多的关注（Wang, Chen等人，2024年）。例如，Bielecka等人（2025年）应用了一个模型来拟合样品的稳态剪切曲线，研究葡聚糖对全脂酸奶屈服应力的影响，而Swiader和Florowska（2022年）评估了菊粉对绿茶浸泡酸奶屈服应力的影响。这两项研究都将屈服应力视为一个固定参数。然而，屈服是一个松弛过程，测量的屈服应力受到实验时间和应力类型的影响很大。因此，了解不同屈服应力测试方法之间的差异对于选择适合不同吞咽困难程度的患者来说至关重要。最近，各种流变学方法，如蠕变、应力梯度、振幅扫描和阶跃剪切率测试，已被广泛用于评估屈服应力（Jia等人，2024年；Medina-Ba?uelos等人，2024年；Zhao等人，2024年）。例如，Pastrana-Pastrana等人（2025年）使用稳态剪切测试确定了藜麦、扁豆和大米面粉混合物的流变特性，并通过Herschel-Bulkley（HB）模型得到了屈服应力。而Wei等人（2021年）使用弹性应力方法研究了羧甲基化壳聚糖、魔芋葡甘露聚糖及其混合物的屈服应力。然而，尽管屈服应力对吞咽困难患者很重要，但很少有研究关注搅拌型酸奶的屈服应力。

考虑到流变学在设计和评估吞咽困难饮食中的重要性，以及模拟吞咽过程的有效性，本研究系统地研究了四种市售的针对吞咽困难的酸奶的流变行为。使用稳态剪切、频率扫描和蠕变恢复测试评估了粘度和粘弹性。此外，通过三区间触变测试（3ITT）和滞后环测试评估了触变行为。为了全面了解酸奶的屈服行为，使用了六种方法，包括蠕变、应力梯度、阶跃剪切率、稳态剪切、振幅扫描和应力分叉，来量化和比较不同针对吞咽困难的酸奶的屈服应力。与流动和勺子倾斜测试相比，这些流变分析为选择适合不同状况下吞咽困难患者的酸奶提供了宝贵的见解。本研究全面研究了酸奶的流变行为，为软物质流变学研究奠定了基础，并为吞咽困难患者的饮食管理提供了新的视角。

材料

选择了四种由中国蒙牛乳业有限责任公司（内蒙古）提供的商业搅拌型酸奶，这些酸奶使用Lactobacillus delbrueckii亚种bulgaricus和Streptococcus thermophilus发酵，它们属于同一类别中的典型产品，但在配方上略有不同，因此表现出自然变化的流变特性（Brüls等人，2024年；Dhakal等人，2024年）。根据它们的商业配方，这些酸奶样本被标记为Y₁到Y₄

稳态剪切和频率扫描

粘度是评估吞咽困难液体食品的关键因素，因为它反映了材料对流动的阻力。所有酸奶都表现出剪切稀释行为，随着剪切率的增加，表观粘度降低，且未观察到牛顿平台，这可能有助于吞咽困难的口腔阶段的吞咽启动（图1a）。剪切稀释行为可能是蛋白质主导的网络被破坏（Ma & Chen，2025年）。在50?s^?1的剪切率下，

结论

在这项研究中，我们利用多种方法系统而全面地研究了四种针对吞咽困难的酸奶的流变行为，这些方法包括稳态剪切、频率扫描、蠕变-恢复、触变分析和各种屈服应力测试。这一全面的流变学框架使得在IDDSI分类下看似相似的样品能够得到详细区分。具体来说，Y₂表现出高粘度和粘弹性，初始瞬态变化最小

CRediT作者贡献声明

董奇荣：撰写——原始草稿、可视化、方法论、调查、正式分析、概念化。徐家彤：撰写——审阅与编辑、可视化、项目管理、方法论、概念化。刘东红：撰写——审阅与编辑、可视化、项目管理、方法论、资金获取、概念化。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

本工作得到了中国国家自然科学基金（U24A20475）和中国国家重点研发计划（2022YFD2100402）的支持。