澳大利亚研究人员3D打印使食物更适合于吞咽困难患者 

2020-06-18 18:19 发布

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来自悉尼科技大学(UTS)和澳大利亚迪肯大学(Deakin University)的研究人员利用3D打印技术,为吞咽障碍患者设计出更美味、更安全的食物。

研究小组将食物泥料作为“墨水”,用3D打印的方式将食物打印出来,使它们看起来更有吸引力,并且对吞咽困难的人来说食用起来更安全。鉴于许多社交活动都是基于外出就餐,研究人员认为,3D打印技术的优势可能不仅仅是增加营养价值。

吞咽障碍患者经常面临被食物噎住的危险,这可能是致命的。所以,为了让食物更容易吃,有些人就需要食物变软,甚至变软成泥状,这样食物的外观和感觉就会发生变化,进而影响人的食欲和生活质量。”语言病理学家研究员Bronwyn Hemsley教授说。

“如果3D打印食品被打印成任何形状,他们就可以参加圣诞派对或生日派对,而且仍然是特殊场合的一部分。”他们仍然可以吃一些看起来像蛋糕、坚果或饼干的东西,但它们是泥状的。”

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UTS和迪肯大学的研究人员曾尝试设计出一种更有营养的3D打印软性食品

3D打印食物和吞咽障碍


据海姆斯利教授介绍,大约8%的澳大利亚人(200万人)患有与中风、帕金森氏症、运动神经元疾病或痴呆相关的吞咽困难。这种疾病会产生严重的后果,可能导致吸入性肺炎、营养不良甚至窒息。吞咽障碍通常由患者通过改变饮食来控制,但这可能会使人失去食欲,并影响他们的生活质量。

德国食品创新公司Biozoon在2014年推出了3D打印食品挤出机,3D打印技术曾被用于治疗吞咽困难。尽管如此,根据澳大利亚的研究人员,继续发展是必要的,以开发更广泛的3D打印天然和营养食品,包括那些含有蛋白质和脂肪。此外,还需要设计一种大规模3D打印食物的方法,可以为有特殊营养需求的人量身定制食物。

为了更大规模地采用3D打印食品,研究人员认为需要一种更系统的方法,并着手确定为有特定饮食需求的人提供食品的问题和解决方案。在对2012年到2017年关于3D打印食品应用的交叉参考研究中,研究团队发现没有科学证据表明这些食物能提高营养价值。因此,澳大利亚研究人员创造更有营养的3D打印食物的目标仍然是一个梦想,他们启动了所有相关3D打印研究的回顾。

同行评审的3D打印食品研究

通过分析现有的研究,澳大利亚研究小组发现,最初的研究是将3D打印食品制作得更有吸引力,比如制作巧克力、糖和饼干。因此,一系列营养食品的设计和创造仍然存在问题,一些商业上可用的产品仍然采用这种方法。为了改变这一状况,生产更健康的膳食,研究人员引用了昆士兰大学2016年的一份报告。研究发现,采用液相沉积技术生产的食品更适合生产具有高营养价值的食品。虽然这种方法取得了一定的成功,但高分子量的聚合物碳水化合物仍被证明很难在没有修饰的情况下打印出来。

为了让3D打印食物看起来比传统食物替代品更有吸引力,堪萨斯州立大学的另一项研究使用食物模具将食物塑造成更诱人的形状。然而,这项研究的结果并没有很好地反映在这些模塑的食物上,许多老年试验者发现它们更难吞咽。尽管如此,澳大利亚科学家坚持认为,没有关于3D打印食品在养老院使用的记录研究,并开始为老年人制作营养“软食品”。

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之前的3D打印餐,如Biozoon公司的3D打印餐(如图),主要关注的是食物的质地和形状

这是澳大利亚研究人员的发现


利用UTS的Protospace实验室安装的3D食物打印机,研究人员使用真正的食物泥作为墨水,在打印过程开始之前,压缩的食物已经完全煮熟了。然后3D打印机的墨盒里装满液体食物,然后将其打印成预先设定好的3D形状。根据海姆斯利教授的说法,这项技术的社会意义可能和它的营养价值一样重要。

“就我们目前对3D食物打印的了解来看,这是一项创造性的、有趣的活动。人们常常对自己的成就感到惊讶和高兴。但如果食物的形状没有他们想象的那么好,或者看起来比他们熟悉的食物差,他们也会失望。”

“我们还不知道有吞咽障碍的人是否想参与3D食物打印,他们需要的支持,他们是否会使用,以及他们期望的好处。”我们需要知道这一点,也需要找到方法,让更多的人更容易使用3D打印,如果它将有助于改善他们的生活,”她说。

研究人员得出的结论是,还需要进行进一步的观察研究,以确定在老年人中广泛采用这项技术可能还存在哪些障碍。此外,在这些项目中,消费者需要掌握更多的控制权,以更好地优化住宅环境中使用的3D打印食品。根据研究团队的说法,消费者友好型的3D打印机,具有为食物预先设置的CAD文件和特定的视觉外观,可能是该技术的未来,但必须更新用户焦点。

3D打印在食品行业的应用

近年来,许多3D打印公司已经加大了大规模食品生产的准备工作。

2019年11月,以色列食品3D打印初创公司“重新定义肉类”(defined Meat)获得600万美元种子基金,以推进其替代肉类3D打印机的研发。公司的目标不仅仅是创造一种新的食品,而是设计一种新的生产工艺。

2019年4月,总部位于英国的食品和饮料研究机构Campden BRI开展了一项研究,考察3D打印技术在各种食品材料中的应用能力。该公司的目标是在分析的基础上开发自己的3D打印能力。

2019年4月,哥伦比亚大学的科学家开发了一种3D打印熟食的新方法。3D打印的方法是独特的,因为它可以结合不同的材料,比如鸡肉和面团,并选择性地烹饪每一种材料。

研究人员发表的论文《为吞咽障碍的人提供3D食品打印设计指南:建设性,概念性和经验性问题的综述》中有详细说明。这项研究由Bronwyn Hemsley, Stuart Palmer, Abbas Kouzani, Scott Adams和Susan Balandin共同撰写。
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