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北京工商大学刘红芝教授团队:基于蛋白质的3D打印技术——从可打印性调控到吞咽障碍饮食制备

放大字体  缩小字体 发布日期:2026-04-16  来源:北京工商大学  浏览次数:673
       近期,北京工商大学食品与健康学院刘红芝教授课题组在国际食品TOP期刊《Food Hydrocolloids》(IF: 12.4)发表题目为“Recent advances in protein-based 3D printing: From printability regulation to dysphagia diet fabrication”的综述性论文。第一作者为北京工商大学食品与健康学院2025级博士研究生贾元强,通讯作者为刘红芝教授。文章讨论了蛋白质基墨水在3D食品打印中的多种构建形式,包括水凝胶、油凝胶、双相凝胶和乳液凝胶体系。总结了克服天然蛋白质打印限制的多维调控策略,探讨了物理处理、化学与生物干预以及多组分复合体系的构建对墨水可打印性的影响。探究了优化后的蛋白质基墨水在老年吞咽障碍饮食中的应用前景,包括其在实现精准质地改良和营养强化方面的核心作用。提出了未来的研究方向,如结合数字孪生技术进行参数预测、开发4D智能响应材料以及建立标准化的吞咽安全验证体系等。


研究背景

       随着全球人口老龄化进程的加速,老年人吞咽障碍已逐渐演变为一项不可忽视的公共健康挑战。目前,临床主要采用糊状或泥状等质地改良食品以降低患者的误吸风险。然而,这种传统处理方式会破坏食物外观与结构,易引发老年患者抗拒进食。同时,为达到安全吞咽粘度而加水稀释,会降低营养密度,进一步加剧营养不良风险。面对传统饮食方案的上述缺陷,3D食品打印技术作为一种革命性的增材制造手段应运而生。该技术能在保留营养的同时重塑食物的三维结构,兼顾吞咽安全与视觉吸引力。在众多打印材料中,蛋白质凭借其天然的凝胶化、乳化及界面吸附能力,成为构建功能性墨水材料的理想基材。然而,天然蛋白直接打印存在流动性差、易断流或结构坍塌等问题。如何调控蛋白质墨水的流变行为并转化为适合老年吞咽障碍食品,已成为食品科学的前沿课题。本综述立足于这一核心痛点,系统梳理了从墨水改性到营养强化的技术进展,分析了当前面临的挑战,并对未来发展进行了展望。
 
结论与展望

       文章主要关注蛋白质基3D打印墨水的制备、可打印性调控及其在老年吞咽障碍饮食中的应用评估。研究表明,通过物理、化学及多组分协同等改性手段,能够有效突破天然蛋白质体系的流变学瓶颈,不仅使打印出的食物满足国际吞咽障碍饮食标准化倡议(IDDSI)的质地要求,还能将其作为良好的载体,实现脂溶性维生素和生物活性物质的有效递送。值得注意的是,尽管目前的研究在流变学调控与体外质地改良方面取得了显著进展,但将该技术从实验室真正推向真实临床应用仍面临诸多挑战。未来的研究应优先结合数字孪生与人工智能技术,建立“材料特性-打印参数-质地响应”的精准预测模型,以解决天然原料批次间差异和规模化生产过程中的一致性问题。另一方面,必须突破单纯依赖体外仪器测试的局限,将口腔摩擦学、临床吞咽造影与感官评价深度融合,构建更加科学、客观的吞咽安全验证体系。可以预见,随着标准化质地分级和设备卫生规范的建立,基于蛋白质的3D打印技术将在老年精准营养与智能化食品制造领域展现出较为广阔的应用前景,有望成为推动下一代个性化健康食品发展的重要技术路径之一。
 
原文链接https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2026.112725

 
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