3D打印技术在淀粉基吞咽障碍食品中的应用
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(江南大学 江苏无锡 214122)

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基金项目:

国家自然科学基金项目(32130084,32372475);国家重点研发计划项目(2023YFD2100801,2022YFF1100103);江苏省基础研究计划(自然科学基金)优秀青年基金项目(BK20240203)


Application Status of 3D Printing Technology in Starch-based Food with Dysphagia
Author:
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(Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu)

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    摘要:

    本研究针对人口老龄化加剧背景下吞咽功能障碍患者膳食需求升级的现状,系统探讨基于功能性碳水化合物的3D食品打印技术创新路径。传统糊状/泥状膳食形态存在质地均质化导致的感官接受度下降,营养密度不足以及个性化适配性欠缺等关键问题。基于增材制造原理的3D食品打印技术,凭借微尺度结构精准调控能力与个性化营养定制优势,为构建吞咽安全-营养强化-感官愉悦协同的新型膳食体系提供了技术突破口。本文重点阐述:1)热熔挤出式3D打印工艺参数与淀粉基墨水流变特性的构效关系;2)通过物理/化学改性及多组分复配策略,改善淀粉基打印墨水的结构稳定性和营养功能特性;3)建立吞咽生理特征的功能性碳水化合物3D打印食品结构设计准则,指出当前研究在口腔加工模拟系统开发,多尺度结构-吞咽安全性定量关系模型建立以及个性化营养精准调控算法等方面存在的技术瓶颈,提出融合人工智能的打印参数优化、多模态感官评价体系构建以及临床营养验证研究等未来发展方向,旨在为吞咽障碍食品从均质化向个性化、从单一营养向功能化转型提供了理论依据和技术路径。

    Abstract:

    This study systematically investigated innovative pathways for 3D food printing technology utilizing functional carbohydrates, addressing the escalating dietary needs of dysphagia patients amid global population aging. Traditional pureed diets exhibit critical limitations including sensory rejection due to texture homogenization, insufficient nutrient density, and inadequate personalization. Additive manufacturing-based 3D food printing emerges as a transformative solution, leveraging precise microscale structural control and personalized nutrition customization to synergize swallowing safety, nutritional enhancement, and sensory appeal. Key research focuses included: 1) Elucidating structure-function relationships between thermal extrusion-based 3D printing parameters and rheological properties of starch-based inks; 2) Improving structural stability and nutritional functionality through physicochemical modification and multi-component compounding strategies; 3) Establishing microstructure design criteria aligned with swallowing physiology. Current technological challenges were identified in developing oral processing simulation systems, quantifying structure-swallowing safety correlations across scales, and optimizing personalized nutrient algorithms. Future directions emphasized AI-driven printing parameter optimization, multimodal sensory evaluation frameworks, and clinical nutrition validation studies. The findings provided theoretical foundations and technological blueprints for transitioning dysphagia diets from homogenized formulations to personalized functional food systems. This research advanced the frontier of age-appropriate food innovation through intelligent manufacturing and precision nutrition integration.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

刘文梦,陈龙,金征宇.3D打印技术在淀粉基吞咽障碍食品中的应用[J].中国食品学报,2025,25(5):37-46

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  • 收稿日期:2025-05-06
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  • 在线发布日期: 2025-06-24
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