文章针对生齿老龄化加剧布景下吞咽功能妨碍患者炊事需求升级的现状,系统切磋基于功能性碳水化合物的3D食物打印手艺立异径。保守糊状/泥状炊事形态存正在质地均质化导致的感官接管度下降,养分密度不脚以及个性化适配性欠缺等环节问题。基于增材制制道理的3D食物打印手艺,凭仗微标准布局精准调控能力取个性化养分定制劣势,为建立吞咽平安-养分强化-感官愉悦协同的新型炊事系统供给了手艺冲破口。食物3D打印做为增材制制手艺正在食物范畴的主要分支,通过逐层堆积成型的体例实现复杂布局食物的精准定制,支流手艺次要包罗:1)热挤压式打印,奶酪、果蔬泥),通过螺杆或气压驱动实现持续挤出;2)喷墨式打印,多用于液态或低黏度原料(如糖浆、巧克力涂层),通过热发泡或压电效应生成微滴;3)选择性激光烧结,以糖粉、卵白质粉末等为原料,操纵激光选择性熔融层间黏合。热挤压3D打印手艺是目前正在淀粉基吞咽妨碍炊事食物开辟中使用最普遍的,次要是因为其具有高打印精度的特点。食物3D打印的劣势次要表现正在:1)个性化定制,可根据养分需求(如低糖、高卵白)或审美偏好设想食物形态,合用于医疗饮食、老年炊事等范畴,正在满脚功能需求的同时也付与其养分需要;2)资本高效操纵,通过精准控料削减原料华侈,并支撑非保守食材(如食物副产物)的高值化操纵;3)复杂布局制制,冲破保守加工,实现多孔、镂空或多材料复合布局,提拔食物质构取功能特征;4)数字化出产,连系人工智能取物联网手艺,鞭策食物制制向从动化、淀粉做为人体次要食物中的碳水化合物来历,其流变特征取3D打印适配性间接决定了打印精度、布局不变性和吞咽平安性。做为一种可消费的动物性食物,优良的流变特征对于呈现优良的3D打印结果至关主要。好比:淀粉基凝胶的应力、表不雅黏度和流动指数等目标会显著影响挤出过程。另一方面,3D打印物体的自支持能力正在很大程度上取决于剪切模量。天然淀粉奇特的流变特征,为3D食物打印供给了很高的合用性,然而其也表示出对热、压力和剪切以及储存后回生等问题,导致其应器具有必然的局限性。为了扩大淀粉基油墨的使用范畴,能够通过各类改性手艺来改善其机能,包罗:物理、化学改性、复合改性等,这可能涉及改变淀粉的特征和布局,从而使其更适合3D打印。
基于分歧方式改性的淀粉呈现出优良的3D打印机能,满脚了其正在淀粉基吞咽妨碍食物开辟中的使用需求。连系3D打印手艺的立异性使用,不只实现了个性化质构定制,并且也能够实现仿生食物的创制。目前按照患者的具体吞咽能力(如IDDSI品级),能够设想分歧硬度、黏弹性和孔隙率的打印产物。此外,一些研究者连系患者的养分需求,制备了富含卵白质、炊事纤维或益生元的个性化食物。1)一些未改性或改性不脚的淀粉基墨水易发生回生,导致打印产物的布局不不变,影响持久保留和利用。还有部门淀粉基墨水正在高温或长时间存储前提下会发生降解或变性,影响产质量量。2)虽然打印手艺不竭前进,可是对于高精度、复杂布局的食物打印,仍面对打印时间长,能耗高,批次分歧性问题。大规模出产过程中,若何每批次产物的质构分歧性,是当前亟需处理的问题。3)功能成分添加受限:正在墨水中添加高浓度的功能成分(如卵白质、脂肪),可能会导致流变特征改变,影响打印适性。4)目前关于淀粉基打印食物的质构参数取吞咽平安性的量化尺度尚未同一,影响产物的推广和使用。此外,部门研究虽进入临床试验阶段,以确保产物的平安性和无效性。1)应留意供给富含优良卵白质、脂肪、碳水化合物等宏量养分素和维生素、矿物质等微量养分素以及其它必需养分素的养分强化食物,以满脚老年人的特殊养分需求。3)应开辟取食物口腔加工行为相关的3D打印吞咽坚苦饮食评估系统,以辅帮操纵3D打印手艺快速开辟有吸引力的吞咽坚苦饮食。将来,研究人员、临床大夫和患者以及人工智能工做者之间的合做,对于利用3D打印开辟养分吞咽坚苦饮食很是主要。通过连系食物特征、医疗数据(如临床测试、健康记实等)开辟基于小我需求的个性化饮食保举系统,成立同一的淀粉基打印食物质构参数取吞咽平安性的评价尺度,鞭策研究向临床使用的。4)操纵数字孪生手艺,连系计较机模仿和3D打印手艺,实现从患者个别数据到个性化食物出产的全链条数字化,提拔出产效率和精准度。5)虽然目前已提出一些墨水改性手艺,可是连系平安绿色的需求,应更沉视绿色改性工艺,推广环保、低能耗的改性方式,削减对化学试剂的依赖,提高产物的可持续性。6)通过复杂的3D打印手艺,创制出仿生食物的外形和布局,提拔患者的饮食体验。例如,仿实正在生果或肉类的外不雅和质地,加强患者的食欲和心理舒服感。淀粉基3D打印墨水通过改性优化和多组分协同,为吞咽妨碍食物的个性化设想供给了新的可能性。目前虽仍面对墨水不变性、打印精度及养分功能强化等手艺挑和,但跟着智能材料、绿色工艺和数字化手艺的不竭成长,淀粉基3D打印手艺无望正在医疗食物范畴阐扬更大的感化,为吞咽妨碍患者供给更多平安、养分、可口的饮食选择。将来研究需进一步冲破手艺瓶颈,鞭策淀粉基打印食物从尝试室临床使用,为个性化医疗食物的成长供给理论参考。
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