《Food Chemistry》：Development of a lipid bioactive-loaded bigel food system for elderly individuals with dysphagia
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针对老年吞咽困难问题，本研究开发了一种由 Guar gum 水凝胶与甘油单硬脂酸酯/β-Sitosterol 复合油凝胶构成的大比粘体系（Bigel），通过调节水凝胶-油凝胶比例实现 IDDSI Level 4/5 的质地要求，并显著提升姜黄素等脂溶性活性成分的生物可及性，为功能性食品设计提供新策略。
金丽华|张胜楠|高璐|舒宇|李聪|陈邦|沈叶华
教育部合成与天然功能分子化学重点实验室，西北大学化学与材料科学学院，中国陕西省西安市710127
摘要
全球老年人口的增加导致了吞咽困难的发病率上升，这对营养摄入和生活质量构成了严重威胁。本研究为吞咽困难的老年人开发了一种新型双凝胶系统，该系统由瓜尔胶水凝胶和甘油单硬脂酸酯/β-谷甾醇油凝胶组成。这种双凝胶具有便于吞咽的质地，并能有效包裹姜黄素等亲脂性生物活性物质。结果表明，水凝胶与油凝胶的比例显著影响了双凝胶的微观结构和物理化学性质。通过调整这一比例，可以定制出符合国际吞咽困难饮食标准化倡议（IDDSI）4级或5级质地要求的双凝胶。此外，优化后的配方显著提高了姜黄素的生物利用度，显示出其作为疏水性化合物递送系统的潜力。总体而言，这项工作为设计旨在改善吞咽困难老年人营养和吞咽安全的功能性食品提供了有前景的策略。
引言
全球老龄化人口迅速增加，导致全球老年人数量大幅上升。与此同时，吞咽困难已成为一个重要的健康问题，严重影响老年人的生活质量。现有数据显示，全球有超过5.9亿人患有吞咽困难，其中大多数为老年人（Xie等人，2024年）。这种情况不仅导致营养摄入不足和生活质量下降，还增加了吸入性肺炎等严重并发症的风险（Cheng等人，2025年）。传统为老年人设计的食品主要侧重于调整单一成分的质地，难以同时满足营养平衡、口感和安全吞咽的多重需求（Lin、Liu、Qiao、Pi和Zhang，2025年）。因此，迫切需要开发针对老年人的创新食品系统，这些系统能够有效整合营养充足性、感官吸引力和吞咽安全性。食品胶体是重要的质地改良剂，在开发适合吞咽困难者的食品中起着关键作用。其中，瓜尔胶因其优异的物理化学和功能特性而受到越来越多的研究关注。瓜尔胶是从Cyamopsis tetragonolobus的胚乳中提取的天然半乳甘露聚糖多糖，具有优异的水溶性和增稠效率。它在低浓度下就能产生高粘度，在冷水和热水中都能快速吸水，并能有效调节食品的流变学特性，以满足安全吞咽的要求（Theocharidou、Mourtzinos和Ritzoulis，2022年）。此外，瓜尔胶能抵抗唾液α-淀粉酶的水解，从而减少口咽部的残留物，相比基于淀粉的增稠剂具有更好的吞咽安全性（Vallons、Helmens和Oudhuis，2015年）。这些特性使得瓜尔胶成为适用于吞咽困难食品配方的一种广泛使用且前景广阔的胶体。
尽管具有这些优势，传统的单凝胶系统在吞咽困难管理方面仍存在固有的局限性。基于瓜尔胶的水凝胶虽然在控制粘度和保持水分方面有效，但在结合和递送对老年人营养至关重要的亲脂性营养素方面能力有限（Lin、Wang、Shi、Han和Yu，2025年；Liu、Hu、McClements、Jin和Chen，2025年）。此外，水凝胶在热处理或长期储存过程中容易脱水并发生结构退化，可能影响质地稳定性和感官质量。相比之下，油凝胶作为一种脂肪替代品，能够使液态油结构化，减少饱和脂肪的摄入，并改善口感和风味感知（Saneei、Goli和Shekarchizadeh，2025年；Wang等人，2025年）。然而，其高脂含量和有限的水相限制了其在以吞咽安全性为关键要求的食品中的独立应用。
为了克服这些局限性，提出了构建结合水凝胶和油凝胶相的双凝胶系统作为有效策略。在这种系统中，水凝胶网络确保了足够的水分保持、粘度控制和吞咽安全性，而油凝胶相则增强了润滑效果、风味释放，并能够实现亲脂性营养素的封装和靶向递送（Kurapkien?等人，2024年；Qiu等人，2024年）。通过协同结合两相的优势，双凝胶相比传统的单凝胶系统提供了更好的结构稳定性、营养平衡和感官可接受性。因此，基于瓜尔胶的双凝胶是为满足老年人和吞咽困难患者饮食和吞咽需求而开发多功能食品的合理且有前景的方法。
除了结构和质地优势外，双凝胶还成为递送生物活性化合物的有效载体。通过精确结合水凝胶和油凝胶，研究人员实现了可控的释放曲线，提高了封装化合物的生物利用度。例如，Kaimal和Singhal（2023年）证明双凝胶在胃环境中保护了叶黄素的抗氧化活性，并增强了其在肠道中的释放效率，达到了82%。Zhu等人（2021年）发现，含有单甘酯-蜂蜡油凝胶和高酰基吉兰胶水凝胶的双凝胶系统延缓了番茄红素的释放并提高了胃部稳定性。同样，Zheng、Mao、Cui、Liu和Gao（2020年）发现双凝胶在胃环境中减少了β-胡萝卜素的释放，同时通过增加油凝胶含量提高了其在肠道中的生物利用度。此外，Clímaco等人（2025年）开发了一种能够同时递送姜黄素和核黄素的双凝胶，显著提高了它们的生物利用度，证明了双凝胶在同时递送亲水性和疏水性化合物方面的潜力。这些研究突显了双凝胶作为营养相关生物活性物质双相递送平台的独特优势。
尽管取得了这些进展，但专门为吞咽困难食品设计的基于瓜尔胶的双凝胶系统的应用仍大多未得到探索（Han等人，2026年）。在这项研究中，通过将基于瓜尔胶的水凝胶与由甘油单硬脂酸酯和β-谷甾醇组成的复合油凝胶结合，开发了一种适用于吞咽困难老年人的新型双凝胶系统。所提出的双凝胶系统不仅具有适合安全吞咽的质地特性，还能有效封装和递送亲脂性生物活性化合物。因此，本研究系统地研究了水凝胶与油凝胶比例对双凝胶微观结构、物理化学特性和质地属性的影响，以及对模型亲脂性化合物（姜黄素）的体外生物利用度的影响，旨在为开发适合老年人的营养优化吞咽困难食品提供科学依据。
材料
油茶籽油购自江西申洲油茶科技有限公司。甘油单硬脂酸酯（GMS）、β-谷甾醇（纯度>75%）、瓜尔胶（5000–5500厘泊，200目）、姜黄素、猪胃蛋白酶（粉末，3000单位/毫克）、猪胆盐、脂肪酶（来自猪胰腺，粉末，15–30单位/毫克）、尼罗红A（95%）和荧光素异硫氰酸酯（95%）购自上海Macklin生化科技有限公司。乙醇、氯化钠（NaCl）和钠……
双凝胶的结构特性
双凝胶中水相和油相的分布对其物理化学特性和潜在应用至关重要（Martins等人，2023年）。因此，使用共聚焦激光扫描显微镜研究了不同水凝胶/油凝胶比例制备的双凝胶中水相和油相的分布。如图1-A1、A2、A3、A4所示，所有制备的双凝胶样品在明场显微镜下都显示出两种不同的结构
结论
本研究成功开发了一种新型双凝胶系统，通过将基于瓜尔胶的水凝胶与甘油单硬脂酸酯-β-谷甾醇复合油凝胶结合，用于吞咽困难的老年人。结果表明，通过调节两相（水凝胶和油凝胶）的比例，可以定制出符合IDDSI 4级和5级食品的质地标准，从而满足吞咽要求
CRediT作者贡献声明
金丽华：撰写——原始草稿、方法学、数据分析、数据管理。张胜楠：撰写——原始草稿、方法学、数据分析。高璐：方法学、资金获取。舒宇：方法学、数据分析。李聪：方法学、数据分析。陈邦：方法学、数据分析。沈叶华：撰写——审稿与编辑、项目管理、方法学、资金获取、数据分析。利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了陕西省重点研发计划（2022KXJ-148）、国家林业和草原管理局重点研发项目（GLM [35]99）以及国家重点研发项目（2019YFD1002400、2019YFD1002405）的财政支持。
