加热米饭蛋白/魔芋葡甘露聚糖混合物作为吞咽困难患者饮食的效能评估

《Food Hydrocolloids》：Performance evaluation of heated rice protein/konjac glucomannan mixtures as dysphagia diets

中性多糖魔芋葡聚糖（KGM）增强大米蛋白（RP）热处理稳定性，改善吞咽困难老人流食质地。实验表明0.5% KGM即可使5%-15% w/v RP形成高粘弹性流体，其屈服应力0.12-42.0 Pa和表观粘度0.49-12.3 Pa·s随KGM含量增加显著提升，但1.5% KGM可能导致喉部阻塞。IDDSI评估显示0.5%-1% KGM配方符合安全吞咽标准，为老年流食开发提供新方案。

　　

陈小娟|梁鸿山|熊文飞|穆罕默德·艾德

南京财经大学食品科学与工程学院/现代粮食流通与安全协同创新中心，中国南京 210023

摘要

中性多糖魔芋葡甘露聚糖（KGM）因其极高的粘度而被选中，用于提高水溶性较差的大米蛋白（RP）的稳定性。通过热处理（100°C，30分钟），可以制备出高蛋白、流动性的RP/KGM混合物，为吞咽困难的老年人提供安全便捷的饮食。实验结果表明，添加0.5%的KGM就足以显著提高RP分散体的稳定性（浓度为5%、10%、15%，w/v）。剪切流变学结果显示，无论RP含量如何，加热后的RP/KGM混合物在剪切速率50 1/s时的屈服应力和表观粘度均随着KGM含量的增加而显著提高（从0.5%增加到1.5%），相应的范围分别为0.12～42.0 Pa和0.49～12.3 Pa·s），同时表现出触变性、粘弹性和内聚性。同样，加热后的RP/KGM混合物的拉伸粘度也随着KGM含量的增加而显著提高，而RP的贡献相对较小。然而，润滑性评估发现，KGM的高粘度导致弹性-流体动力学范围内的摩擦系数随着多糖含量的增加而显著增加。根据IDDSI框架，含有0.5%和1% KGM的混合物分别属于2～3级和3～4级。含有1.5% KGM的样品可能由于粘度过高、屈服应力过大和内聚性过强而引起呼吸道阻塞，因此可能不适合吞咽困难的老年人。这些发现为使用RP/KGM混合物设计富含蛋白质、易于食用、易于吞咽的液态食品奠定了基础。

引言

吞咽困难是一种影响进食和饮水安全、效率和/或质量的疾病（Hadde & Chen, 2021）。正常情况下，当食物或饮料被吞咽进入咽部时，咽部和喉部之间的隔膜会关闭，以确保食物或饮料留在咽部并进入食道，而不会进入气管。然而，吞咽困难患者的这一隔膜功能往往减弱，导致食物或饮料可能进入气管，引发吸入性肺炎和窒息（Hadde & Chen, 2021; Nishinari, Turcanu, Nakauma, & Fang, 2019）。此外，由于害怕窒息、不适、尴尬、焦虑或恐慌反应而在进食时停止进食，以及抑郁和孤独感也是吞咽困难患者的常见症状（Zargaraan, Rastmanesh, Fadavi, Zayeri, & Mohammadifar, 2013）。吞咽困难影响所有年龄段的人群，从婴儿到老年人，全球约有5.9亿人患有此病（Cichero, et al., 2017）。其中大多数患者为老年人（约占30-40%），70-79岁和80岁以上年龄段的患病率分别为16%和33%（de, Komeroski, Steemburgo, & de Oliveira, 2021）。这主要是由于衰老导致口腔生理变化，进而影响口腔的进食能力（Hadde & Chen, 2021）。预计到2050年，65岁及以上的人口将增加到20亿（Calligaris, et al., 2022），因此为吞咽困难患者设计和开发合适的饮食是一个重要的当前挑战。

理想情况下，“安全可吞咽”的食物应该是湿润、粘稠且滑顺的（Cichero, 2016）。通常使用质地改良的食品（如果泥、土豆泥）和增稠液体（如增稠水、增稠牛奶）来降低吞咽困难患者窒息和吸入的风险（Sungsinchai, Niamnuy, Wattanapan, Charoenchaitrakool, & Devahastin, 2019）。这是因为食物质地的改变可以弥补咀嚼困难或疲劳，从而提高吞咽安全性并避免窒息（Hadde & Chen, 2021）。增稠液体可以延长食物通过咽部的时间，从而调整吞咽时的反射反应时间（de, Komeroski, Steemburgo, & de Oliveira, 2021）。因此，由于其高分子量、优异的溶解性和与水的结合能力，水胶体常被选用于增稠液体食品（Nishinari, et al., 2016）。然而，过度增稠也会产生负面影响，因为它可能在咽部留下残留物，增加吸入风险并降低口感，因此确定最佳的增稠程度至关重要（de, Komeroski, Steemburgo, & de Oliveira, 2021）。此外，粘度的增加还会改变食物的内聚性，因为内聚性与流体的延展性和屈服应力密切相关（Hadde, Chen, & Chen, 2020; Wang, Ma, & Zhang, 2023）。因此，聚集体的高内聚性可能在吞咽过程中增强其完整性，从而在预防吸入方面发挥重要作用（Nishinari, Turcanu, Nakauma, & Fang, 2019）。值得注意的是，吸入不仅与粘弹性有关，还与食物团块与消化器官之间的摩擦特性有关。如果食物团块太滑，也会增加吸入风险；如果食物团块太粘稠，则会增加食物团块在会厌和/或下咽部的积聚风险（Nishinari, et al., 2016）。

更重要的是，骨骼肌质量和力量的下降是老年人死亡率和发病率增加以及生活质量下降的主要原因（Nowson & O'Connell, 2015）。老年人每天摄入1.0至1.5克/公斤体重的蛋白质，并结合每周两次的渐进性抗阻训练，可以减少与年龄相关的肌肉质量损失（Loveday, 2019; Nowson & O'Connell, 2015）。然而，目前关于基于多糖的水胶体作为增稠剂的报道通常忽略了蛋白质含量（Badia-Olmos, Laguna, Rizo, & Tarrega, 2022; Gamonpilas, Kongjaroen, & Methacanon, 2023; Giura, Urtasun, Ansorena, & Astiasaran, 2023; Kongjaroen, et al., 2022; Korcok, Calle, Veverka, & Vietoris, 2023; Wang, Ma, & Zhang, 2023; Methacanon, Kongjaroen, & Gamonpilas, 2023; Zhang, et al., 2023）。另一方面，预热处理可以为食物提供足够的保质期和微生物安全性，从而提高产品的便利性。这对于自我照顾能力较差的吞咽困难老年人尤为重要。此外，高膳食纤维的摄入有助于降低多种退行性疾病的风险，如心血管疾病、2型糖尿病和肥胖症（Calligaris, et al., 2022）。因此，使用膳食纤维和蛋白质复合材料设计吞咽困难患者的饮食受到了广泛关注，主要包括绿豆蛋白/亚麻籽胶（Qiu, Zhang, Adhikari, Lin, & Luo, 2024）、乳清蛋白分离物/纤维素纳米晶体/黄原胶（Zhang, Wang, Girard, Therriault, & Heuzey, 2023）、绿豆淀粉/亚麻籽蛋白（Min, et al., 2023）、豌豆蛋白/黄原胶（Liu, et al., 2023）、牛奶/κ-卡拉胶（Bitencourt, et al., 2023）、豌豆蛋白/曲德拉兰（Xu, et al., 2025）、乳清蛋白/小麦淀粉（Wang, et al., 2025）、大豆蛋白分离物/黄原胶（Wang, et al., 2025）、植物蛋白/乳制品蛋白混合物/黄原胶（Shahbal, Bhandari, & Prakash, 2025）、乳清蛋白分离物/奇亚籽胶（Li, et al., 2025）。

此外，由于以球状蛋白为主要成分的蛋白质（如大豆蛋白、豌豆蛋白和乳清蛋白）在高浓度下经过热处理后容易形成硬质凝胶结构，不利于吞咽困难的老年人食用，因此大大限制了热处理的强度（Sa?lam, Venema, de Vries, van den Berg, & van der Linden, 2014; Xiao, Zhang, Pan, & Tu, 2024; Xu, et al., 2023）。相比之下，大米蛋白（RP）主要由谷蛋白组成（约占80%），是一种高质量、低过敏性的植物蛋白，在热处理过程中不会聚集或形成凝胶（Lian, Li, Lv, Wang, & Xiong, 2024）。然而，由于谷蛋白在水性溶液中的溶解度极低（它是一种由大量聚集和二硫键交联形成的刚性球状结构），RP在液态食品系统中的稳定性非常差。另一方面，魔芋葡甘露聚糖（KGM）是一种中性杂多糖，其主链中含有1,4-β-D-甘露糖和D-葡萄糖残基，可以将液体粘度提高一个数量级以上，被认为是一种优秀的天然食品增稠剂（Li, Wang, Ma, & Zhang, 2023），并且天然KGM在热处理过程中能保持稳定的粘度而不形成凝胶。因此，在本研究中选择KGM来提高大米蛋白（RP）在中性水溶液中的稳定性，特别是热处理（100°C，30分钟）后的流变特性和润滑性。随后，根据国际吞咽困难饮食标准倡议（IDDSI）建立的食品质地等级框架对热处理后的RP/KGM复合材料进行了评估，为设计适合吞咽困难老年人的特殊饮食提供了额外的保障。

材料

大米蛋白（RP，干基蛋白质含量约为80%，通过凯氏定氮法测定）购自安徽顺新盛源生物食品有限公司（中国安徽滁州）。魔芋葡甘露聚糖（KGM，纯度>95%）由华中农业大学的李斌教授实验室提供，其分子量报告为M_w = 5.44×10⁵ Da（Chen, Zhang, Li, An, Liang, Li, et al., 2024）。罗丹明B（纯度≥95.0%）购自上海阿拉丁生化科技有限公司

加热后RP/KGM混合物的微观结构

正如预期的那样，无论是天然KGM还是负责大米蛋白特性的谷蛋白成分都没有表现出热诱导的凝胶化特性（Lian, Li, Lv, Wang, & Xiong, 2024; Xin, 2017）。因此，所有热处理后的样品都呈现明显的流体状态（图S1）。自然地，样品的流动性随着RP和KGM含量的增加而逐渐降低。此外，使用共聚焦激光扫描显微镜对热处理前后的RP/KGM混合物进行了成像

结论

总之，KGM的高粘度显著提高了水溶性极差的大米蛋白在中性水溶液中的稳定性，使得通过热处理制备出流动性RP/KGM混合物成为可能。结果表明，添加0.5%的KGM就足以显著提高浓度为5%至15%（w/v）的RP分散体的稳定性。加热后RP/KGM混合物的表观粘度、屈服应力、触变性、粘弹性和内聚性以及拉伸粘度均有所提高

CRediT作者贡献声明

陈小娟：撰写——原始草案、方法学、研究、数据分析。梁鸿山：监督、资源提供、数据分析、概念构思。穆罕默德·艾德：撰写——审稿与编辑、资源提供、数据分析。熊文飞：撰写——审稿与编辑、可视化处理、监督、软件使用、资源提供、项目管理、方法学、研究经费争取、数据分析、概念构思

未引用参考文献

Kor?ok et al., 2023; Wang et al., 2025; Wei et al., 2022; Xin et al., 2017; Xu et al., 2025; Zhang et al., 2023.

利益冲突声明

本手稿的提交不存在利益冲突，所有作者均同意发表。

致谢

作者感谢中国自然科学基金（NSFC，编号32372259）和江苏省高等教育机构优先学术发展计划（PAPD）提供的财政支持。