《Food Hydrocolloids》：On the impact of the rheological and tribological properties of thickened drinks on perceived texture
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本研究针对吞咽障碍患者专用增稠饮料普遍存在的适口性差、接受度低等问题，通过整合感官评价、流变学与摩擦学测量技术，系统探究了不同增稠剂配方对质地感知的影响。研究发现，在3.5 mm/s的舌体滑动速度下，摩擦系数与颗粒感感知呈强相关；而在179 s-1特征剪切速率下的粘度是预测厚度感知的可靠指标。研究结果揭示了同一IDDSI等级内的饮料可呈现显著不同的感官特性，为设计兼具吞咽安全性与感官愉悦性的特医食品提供了重要理论依据和实践指导。
对于全球数以百万计的吞咽障碍患者而言，安全进食是一项日常挑战。吞咽障碍常见于老年人、脑卒中、帕金森病等神经系统疾病患者，他们面临的最大风险是误吸——食物或液体进入气道，可能引发严重肺炎甚至危及生命。为了降低这一风险，临床实践中广泛采用增稠饮料作为基础干预手段。通过添加增稠剂提高液体粘度，可以减缓流速，改善口腔控制，为吞咽肌肉协调提供更多时间，从而显著降低误吸发生率。研究表明，增稠液体能使脑损伤神经患者的误吸风险从21.6%降至5.3%，神经退行性疾病患者从16.2%降至2.9%。
然而，这种功能性的改良却带来了新的难题：增稠处理往往以牺牲口感为代价。许多患者对增稠饮料的质地和风味表现出抵触情绪，导致依从性差、营养摄入不足，严重影响生活质量。更复杂的是，国际吞咽障碍饮食标准倡议组织制定的IDDSI框架虽然为增稠液体的临床分类提供了统一标准，将饮料分为0-3四个稠度等级，但这一基于重力流动测试的实用工具存在明显局限——它无法区分具有不同流变学行为或密度的流体，也可能无法完全反映口腔内的真实动态。
这就引出了一个核心科学问题：为什么按照同一标准等级调配的增稠饮料，会给消费者带来截然不同的口感体验？为了解开这个谜团，由Rémi Lecanu领衔的研究团队开展了一项跨学科研究，他们怀疑答案可能隐藏在饮料的物理特性与口腔感知的复杂相互作用中。该研究最终发表在食品科学领域权威期刊《Food Hydrocolloids》上。
研究人员采用了多重技术手段开展系统性研究。感官评价方面，招募16名健康志愿者组成 trained sensory panel（训练有素的感官评价小组），通过六次会话对九种不同配方的增稠饮料进行盲测评价，重点关注厚度、颗粒感、滑腻感等十个质地描述符。仪器分析方面，利用流变仪测量饮料的稳态剪切流变特性，获取粘度-剪切速率曲线；采用仿舌摩擦系统（Tongue-Mimicking Surface）测量不同滑动速度下的摩擦系数，模拟舌-腭接触的润滑行为。统计分析则运用方差分析和主成分分析等方法，建立物性参数与感官感知之间的定量关系。
感官分析
研究结果显示，感官评价能够有效区分不同增稠剂和浓度带来的质地差异。对于厚度感知，所有增稠剂的三个浓度水平都被显著区分，但同一IDDSI等级下不同增稠剂的饮料也被感知到厚度差异。特别是胶基增稠剂（TUC）的厚度感知通常与其他增稠剂低一级别的产品相似，如在等级3时，三种增稠剂的厚度感知存在显著差异。颗粒感感知主要出现在淀粉基增稠剂（TU）产品中，且浓度越低颗粒感越强，这与颗粒溶胀和基质均质性有关。滑腻感则成为胶基产品的特异性感官标记，其不同浓度级别间存在显著差异，这与其较高的弹性特性相符。主成分分析进一步确认，厚度是驱动吞咽相关感觉的主要因素，而颗粒感和滑腻感贡献了更特异性的次要感知维度。
流变学特性
流变学测量揭示了三种增稠剂的本质差异：麦芽糊精（MA）呈现牛顿流体行为，粘度恒定；淀粉基（TU）和胶基（TUC）增稠剂则表现出剪切稀化特性，且TUC的剪切稀化程度更为显著。随着增稠剂浓度增加，所有产品的粘度或稠度指数均上升，导致IDDSI流动测试中残留体积增加，稠度等级提高。
基于剪切流变学解释厚度感知
通过分析功率律参数空间与感官聚类的关系，研究识别出厚度感知的特征剪切速率为179 s-1。在此剪切速率下，产品的表观粘度与平均厚度感知强度（MTI）呈现显著相关性。质量聚类分数（QCS）分析也证实，在100-220 s-1剪切速率范围内，流变学测量与感官聚类的一致性最高。进一步分析表明，当两个饮料在179 s-1下的粘度相对差异小于约33%时，它们的厚度可能被感知为相似，这为产品配方设计提供了可操作的容忍范围。
摩擦学特性
摩擦学测量显示，淀粉基产品（TU）在低滑动速度下（<4×10-2m/s）表现出较高的摩擦系数，且浓度越低摩擦系数越高，这可能与可变形颗粒的"滚珠轴承"机制有关。而麦芽糊精和胶基产品则表现出较低且接近的摩擦系数，浓度影响不显著。通过将滑动速度用高剪切速率粘度重新标度，可以清晰界定边界润滑 regime（状态），其中摩擦完全由干接触相互作用主导。
基于摩擦学特性解释颗粒感感知
研究发现，在3.5 mm/s的舌体相关滑动速度下，摩擦系数与平均颗粒感强度（MGI）呈现强相关性，遵循Stevens幂律关系。这一速度落在文献报道的舌体滑动速度范围内，表明摩擦学测量能够有效预测口腔内的颗粒感体验。淀粉基产品因其较高的低速摩擦系数而被特异性感知为颗粒感较强，这与不溶性颗粒或微观结构异质性的存在一致。
研究结论与意义
本研究通过整合感官评价、流变学和摩擦学方法，系统阐明了增稠饮料的物理特性如何影响口腔质地感知。研究发现，即使在同一IDDSI稠度等级内，增稠饮料也能表现出显著不同的流变学和摩擦学行为，且这些差异能够被消费者感知。厚度感知主要与179 s-1剪切速率下的粘度相关，而颗粒感感知则与3.5 mm/s滑动速度下的摩擦系数密切相关。
这些发现对吞咽障碍饮食管理具有重要启示：首先，IDDSI等级本身不能充分预测或聚类不同的质地感知，而流变学和摩擦学特性则能提供更准确的解释。其次，研究确定的特征剪切速率和滑动速度为产品配方优化提供了具体指导，有助于设计出既满足吞咽安全要求又具备良好适口性的增稠饮料。最后，研究建立的感官-物性关系为特医食品的个性化设计提供了科学基础，有望显著提高患者依从性和营养状况。
该研究的创新之处在于首次同时考虑了牛顿和非牛顿流体、IDDSI分类、摩擦学和流变学多个维度，填补了实验室表征与真实吞咽性能之间的知识空白。未来研究可扩展到吞咽障碍患者群体，考察口腔加工过程中食团特性的变化，进一步验证和完善这些关系，最终为改善吞咽障碍患者的生活质量提供更有力的科学支持。
