基于特殊造型的3D打印易吞咽谷物基食品制备方法

本发明属于食品加工技术领，具体涉及一种基于特殊造型的3d打印易吞咽谷物基食品制备方法。

背景技术：

1、“银发时代”正在快速到来。2020年，65岁以上的人口占世界人口的9.3％，到2050年，这一群体的人数预计将达到15亿，约占世界人口的16％。与健康的青年人相比，老年人会由于衰老而出现一系列生理变化，如牙齿脱落导致无法充分咀嚼食物；唾液分泌量及流速降低，润滑食物的能力下降；口腔肌肉萎缩，舌头递送食物能力下降；会咽关闭以封闭气管的时间延迟[。这些生理变化会导致很大一部分老年人有吞咽困难的问题。吞咽困难进而可能导致窒息、误吸、吸入性肺炎、营养不良、脱水等问题，严重影响老年人的饮食和身体健康。

2、目前针对吞咽障碍人群的食物主要有流体或半流体食物。加入黄原胶、卡拉胶等增稠流体的食品是目前市场售卖的最常见的食品。还有一些产品以固体粉末的形式售卖，可以通过冲调后口服或鼻饲摄入。谷物类食品营养丰富，作为淀粉的主要摄入源为老年人日常活动提供能量，在日常饮食中占有重要地位。但是目前有关老年人的全谷物类食品研究依然存在不足的地方。一是大部分谷物类食品粘度较大，不利于老年人吞咽；二是目前传统的老年人易吞咽产品外观形态较为单一，和正常饮食相比有很大差距，降低了老年人的进食欲望；三是大部分易吞咽饮食高含水量的特点也造成了食品营养成分的稀释了，导致老年人容易出现营养不良、免疫力下降等症状；四是全谷物食品口感粗糙，感官品质较差。因此寻找降低谷物基质粘度和吞咽困难的方法，探索食品组分影响老年人吞咽效果的机制，并利用新型加工技术制备适合老年人吞咽的具有良好感官特性和高营养特性的个性化食品是十分有必要。

3、申请号为cn202010646412.8的专利以草鱼、鲤鱼、鲟鱼等鱼类作为主要原料，不同种类的亲水胶体作为调节3d打印油墨流变学特性和挤出效果的成分，通过调节亲水胶体的种类和比例，制备开发了质地柔软的适合吞咽困难患者食用的鱼糜凝胶产品。该发明还将海参多糖添加到鱼糜凝胶体系中，赋予了3d打印鱼糜产品良好的功能特性。该发明主要针对的研究对象为鱼肉体系，鱼肉体系与谷物类体系在食品结构方面存在较大差异，这会导致预处理过程和吞咽性能改善方法也有较大不同。

4、申请号为cn202211683411.6的专利公开了一种基于超声波和内部结构设计的木耳基易吞咽食品3d打印方法。该方法大致包括木耳打印浆料的制备、超声波处理和3d打印三个步骤。此发明主要通过调整填充比率和填充方式两种手段来控制木耳食品的吞咽特性。与该发明对比，本发明主要通过调控蛋白质与谷物粉的配比以及额外添加乳液凝胶的方式来对产品吞咽性质进行调控。

5、申请号为cn202310800444.2的专利申请文件提供了一种挤出型3d打印易吞咽凝胶食品及其制备方法。该发明通过脱除黄原胶中的丙酮酸基对黄原胶进行改性，改性后的黄原胶削弱了分子间作用，降低了植物蛋白的黏度，使得植物蛋白凝胶更易于吞咽。

6、申请号为cn201810178797.2的专利申请文件提供了一种易吞咽的双色土豆泥/紫薯泥冷盘3d精确打印方法。该方法所用原料主要为土豆泥和紫薯泥以及黄原胶和果胶组成的复配体系。除此以外体系中还添加了适量盐、蜂蜜、和橄榄油等调味品。该发明的重点在于利用双喷头技术实现双色物料的打印。

7、申请号为cn201810613030.8的专利申请文件提供了一种高蛋白半流体即食食品精准3d打印的方法，以浓缩蛋白为主要原料，添加适量的果胶、卡拉胶、黄原胶、瓜尔胶等亲水胶体制备得到具有凝胶结构的混合物。该3d打印产品可以帮助解决由膳食不均衡引起的健康问题。

8、申请号为cn201810578821.1的专利申请文件公开了一种即食乳蛋白凝胶的制备及其在3d打印中的应用。本发明首先制备酪蛋白酸钠的蛋白悬浮液，再往蛋白悬浮液中添加浓缩乳蛋白(mpc)来制备乳蛋白复合凝胶，不添加其他食品添加剂，具有营养价值高，易吸收，口感好、利于吞咽等优点。

9、申请号为cn202210004826.x的专利公开了一种适合航天要求的易吞咽带馅包子同步3d打印的方法。以面粉和乳清蛋白粉经酵母发酵后作为包子面皮的主要原料。以常见的植物或肉类凝胶(豆沙、猪肉馅等)作为包子内馅的主要原料。使用离心仓模拟微重力环境，并在该环境下利用微波协同3d打印加工得到了具有较高机械强度和丰富营养特性的产品。

10、虽然，以上专利申请文件都利用3d打印技术对食品的质地特性进行了研究，但是目前这些研究的原料具有一定的局限性。大部分专利以蛋白质(包括植物蛋白和动物蛋白)和多糖体系复配作为3d打印易吞咽研究的主要体系，还有少部分专利以肉类和蔬菜类作为研究主体。对于谷物类原料在易吞咽食品方面的研究如何解决谷物类食品粘度大以及全谷物类产品口感粗糙的问题有待进一步研究。目前用于改善食品质地的方法主要是通过调节添加入亲水胶体的种类和配比来对食品质地进行修饰，这并不符合消费者对清洁标签食品的偏好。我们在本发明中利用调节不同蛋白质添加量来影响谷物粉的糊化程度，进而间接调控产品的流变学特性及质地特性。并且向体系中添加以结冷胶作为凝胶因子的乳液凝胶。一方面可以减少乳化剂的使用量，另一方面乳液凝胶顺滑的质地在加入后对谷物类食品口感粗糙的问题有改善效果，同时乳液凝胶作为一种递送体系，也可以对功能性成分实现递送，进而实现营养精准个性化设计。

技术实现思路

1、解决的技术问题：本发明为了克服以上现有3d打印谷物类基质粘度大吞咽困难，以及口感粗糙的问题，提供一种基于特殊造型的3d打印易吞咽谷物基食品制备方法。用以解决患有咀嚼吞咽困难的人群饮食摄入量不足而导致的营养不良问题。

2、技术方案：一种基于特殊造型的3d打印易吞咽谷物基食品制备方法，包括以下步骤：(1)选择表面完整、干爽、无明显霉变的谷物颗粒除杂后磨粉，并过80目筛；(2)将24wt.％谷物粉与不超过8wt.％鹰嘴豆分离蛋白混合均匀后，加入蒸馏水进行85℃～90℃恒温共热糊化；(3)选用橄榄油作为油相，加入1wt.％～1.2wt.％结冷胶的水溶液作为水相；油相、水相的体积比例为1.2:1，与3wt.％司盘-80经过高速剪切3min后制备得到乳液凝胶；(4)按5wt.％将乳液凝胶添加至冷却后的共热糊化后的谷物混合物中搅拌10min直至完全混匀，于4℃环境中静置8-10h得到打印油墨凝胶；(5)打印凝胶装入打印料筒，采用计算机软件辅助设计绘制模型，导入切片软件并设置打印参数，进行谷物基食品3d打印。

3、优选的，上述谷物粉与鹰嘴豆分离蛋白共热的温度为85℃～90℃，共热时间为30分钟。

4、优选的，上述谷物粉与鹰嘴豆分离蛋白共热时持续搅拌，搅拌转速为600rpm。

5、优选的，在混合过程中，各种原辅料先混合后再加入水搅拌糊化，糊化后的物料冷却至60℃左右再添加乳液凝胶。

6、优选的，上述计算机软件绘制模型外层数为2层，填充率设定参数为50％-97％，填充方式选择为直线型，打印所用喷头直径为0.8mm，打印速度为17mm/s，选用丝直径为17mm，打印温度为55℃。

7、打印得到的谷物基质的3d产品硬度小于200gf，内聚性数值在0.5-0.7。

8、打印得到的谷物基质的3d产品根据国际吞咽困难饮食标准化实验(international dysphagia diet standardisation initiative，iddsi)，仅有少量物体残留于特定的勺子和叉子上，符合5级易吞咽食品标准。

9、有益效果：鹰嘴豆分离蛋白富含赖氨酸，可以与玉米等缺乏赖氨酸而富含蛋氨酸的谷物类食品形成营养互补。为消费者提供了大量优质植物蛋白。本发明通过调节鹰嘴豆分离蛋白在谷物粉中的添加比例，达到定向精准调控物料的流变学特性(包括粘度、模量等)和挤出效果的目的，能够根据需要制备出适用于吞咽障碍人群的产品。本发明利用鹰嘴豆分离蛋白的高剪切稀化特性，通过3d打印技术成功打印出了具有精细外观的易吞咽食品。与传统模具制备的糊状易吞咽饮食相比，本发明制备的产品具有良好的视觉感官，消费者有更强的食欲。本发明利用在糊化后的打印油墨中添加乳液凝胶，使得谷物基质的食品具有更加润滑的口感，改善了全谷物食品口感粗糙的缺点。可以利用在本发明制得的乳液凝胶体系封装功能性成分，实现产品的精准个性化营养设计，获得营养丰富的易吞咽食品。本发明所使用的3d打印技术可以通过改变物体内部的填充比和填充模式来实现更加松软样品的制作。