一种兼具易吞咽与助消化功能的全谷物健康食品

本发明属于食品加工领域技术，具体涉及一种兼具易吞咽与助消化功能的全谷物健康食品3d打印方法。背景技术：1、吞咽障碍又称吞咽困难，是指参与吞咽的神经、肌肉及器官，如口腔、咽、食道等发生器质性或功能性病变，导致食物或液体不能顺利地从口腔运送到胃的过程。研究表明，中国吞咽障碍的发病率在基本能够生活自理的65岁及以上人群中占15％～20％，而在失能老年人群(如阿尔兹海默症或中风等)中的发病率高达54％～80％。这直接影响老年人的营养平衡及生活品质。吞咽障碍还可使患者发生吸入性肺炎、口腔卫生差、营养不良、呼吸道感染等并发症，不仅影响了患者的生活质量，还增加了住院时间，有时甚至危及患者的生命安全。因此，如何提高吞咽障碍患者的饮水安全性已成为亟待解决的科学问题，而已有的研究表明，流体增稠是提高患者吞咽安全性的有效措施之一。随着人口老龄化的加剧，老年人慢性病的发病率也不断增加，老年人神经、呼吸、消化、免疫等多个系统功能下降，更易出现躯体衰弱症状。老年人胃肠蠕动减慢，胃酸、胆汁以及各种消化酶的合成、分泌减少，大大降低老年人的食欲，同时也阻碍了对营养物质的分解吸收。老年人对疾病易感性普遍高于年轻人。疾病可引起摄食能力及摄食欲望的降低，同时还可以导致消耗的增加及吸收代谢的障碍。研究表明有疾病史的老年人营养不良发生率明显高于无疾病史老人。因此，高营养易消化的食物越来越受到老龄人口的追捧。2、圆苞车前又称洋车前(plantago ovata forssk.)，目前主要生长于印度等国家和地中海地区，2014年将圆苞车前的种子外壳列为新资源食品，它含有丰富的粗蛋白、膳食纤维、碳水化合物、微量元素以及天然黏液物质，其膳食纤维含量高达80％以上，是一种优质的食品亲水胶体。此外，圆苞车前子壳纤维是一种肝脏保护剂，富含多种抗氧化成分，具有保肝作用。其膳食纤维具有维持肠道屏障、促进肠道蠕动、抵御多种毒素、通便的作用。圆苞车前壳还有降低血糖和改善胰岛素抵抗的作用。圆苞车前子壳粉的多糖主要是阿拉伯木聚糖，具有良好的增稠性、吸水性和凝胶特性，可以作为食品传统胶体的替代品之一。全谷物中含有较为丰富的营养物质，营养成分主要包括碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质、非淀粉多糖、植酸和植物化学素。其中大量的碳水化合物和蛋白质主要存在于谷物的胚乳中；维生素b类、矿物质和膳食纤维主要存在于谷物的麸皮中；而谷物的胚芽则富含维生素、矿物质、脂质和一些蛋白质。谷物中的碳水化合物主要指淀粉，其中支链淀粉含量较多。谷物中蛋白质含量也较为丰富，约占6％～15％，谷物中的脂质含量相对较少，大多数以不饱和脂肪酸的形式存在，谷物中的维生素主要是生育酚和b族维生素，如b1、b2、b3等。谷物中所含的矿物元素包括钾、钠、钙、锰、铁、锌和硒等，其中含量最为丰富的是钾。与精制谷物相比，全鼓舞中更加丰富的膳食纤维、维生素、矿物质和生物活性成分，可以有效地降低心血管疾病、肠道炎症、2型糖尿病等慢性病的患病风险，有利于老年人群的身体健康。3、食品3d打印技术作为一种新兴的食品加工技术，集成了数字化技术和食品加工技术等多种技术，具有个性化、营养、安全、形状多样等优点，能够根据配方和营养成分的不同对食品营养组分进行优化，方便快捷制造出可满足不同人群需求的健康食品(如低糖、低盐和高维生素等)，丰富食品种类，改善食品品质。因此，3d打印在制备易吞咽老年食品方向具有很大的潜力。4、冯蕾等(2021)公开了一种3d打印山药健康食品及其制备方法(cn 115702683a)，该专利将山药粉亲水胶体，柠檬酸，木糖醇等原料，经过沸水蒸煮糊化，制备凝胶进行3d打印成型，制备一种山药休闲食品。该专利主要公开了如何通过预处理打印最大限度地保留原辅料原有的营养品质，而与本专利所述的一种具有易吞咽/助消化功能的全谷物健康食品3d打印方法的功能化需求明显不同。5、尹俊等(2023)公开了一种适用于高精度打印的复合食品墨水及3d打印方法(cn115708539a)，该专利以大豆分离蛋白和大米淀粉为基料，添加黄原胶改善打印性能，以制作出打印精度高、视觉美观度好、口感佳的3d打印复合食品墨水。该方法的主要目标是提高打印特性，而本专利主要目标是实现打印墨水的易吞咽和易消化，两者的目的是截然不同的。6、张慜等(2018)公开了一种易吞咽的双色土豆泥/紫薯泥冷盘3d精确打印方法(cn201810178797.2)，该专利以土豆泥和紫薯泥为原料，利用双喷头打印机制备一种双色3d打印冷盘食品。该方法的打印对象为淀粉含量较高的土豆泥和紫薯泥，且采用双喷头打印；而本专利的打印对象为全谷物，且使用单喷头打印，本专利的3d打印操作更加方便、快捷。7、曾育成等(2022)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(cn 116250626a)，该专利利用木耳基浆料为原料，通过超声波处理以及通过设置3d打印参数，制备出来了不同质地的易吞咽食品。该发明体系主要研究的是食用菌体系的3d打印方法，这与全谷物体系有明显不同。8、张慜等(2022)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(cn114343118a)，该方法中使用面粉和乳清蛋白粉为原料，添加酵母制作包子面皮，以常见的植物或肉类凝胶(豆沙、猪肉馅等)作为包子馅料，添加维生素d强化营养，并加入结冷胶制作了一款械强度高，营养物质丰富，易于吞咽的3d打印包子。而专利制作的是一款易吞咽的全谷物3d打印食品，且本产品使用圆苞车前子壳粉改善吞咽特性，更加健康；且全谷物产品经过复合酶解及干热处理后更易消化。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技术的不足，提供一种兼具易吞咽与助消化功能的全谷物健康食品3d打印方法，利用圆苞车前子壳和超高压均质来改善全谷物凝胶的易吞咽性能，同时结合超声辅助酶解处理来酶解提高产品的消化特性，通过3d打印制备出一款易吞咽/助消化功能的全谷物健康食品。2、技术方案：一种兼具易吞咽与助消化功能的全谷物健康食品3d打印方法，包括以下步骤：(1)谷物预处理：选择表面完整、干爽、无明显霉变的谷物颗粒，去除谷物里面的杂质，再利用太赫兹波对除杂后的谷物进行检测以去除谷物空壳后，对其进行磨粉处理；(2)谷物粉干热处理：将谷物平铺在容器中，在100±1℃的烘箱内处理10-20min，样品冷却后备用；(3)样品糊化处理：将步骤(2)得到的谷物粉、圆苞车前子壳粉和水按1:0.1:(3.5～4.5)混合均匀，并在100±1℃下加热处理1.5-2.5h得全谷物糊；(4)超高压均质：将步骤(3)所得的全谷物糊进行100～130mpa超高压均质处理得糊状物5～20min，备用；(5)超声辅助两步酶解处理：在步骤(4)得到的糊状物中加入0.5～1.5wt.％的纤维素酶和果胶酶复合酶试剂，其中纤维素酶和果胶酶的质量比≥1，搅拌均匀后酶解；随后加入0.1wt.％-1wt.％的蛋白酶继续酶解；(6)3d打印：将步骤(5)所得的糊状样品装入3d打印料管中进行3d打印。3、优选的，步骤(1)中，谷物粉在0～4℃球磨粉碎机中超微粉碎，并过300目筛，粒度为20.13±2.11mm。4、优选的，步骤(1)中所述太赫兹波的频率范围为0.1thz～10thz，波长范围为0.03～3mm。5、优选的，步骤(2)中，将100g谷物粉平铺于容器中，所述容器为长80cm，宽40cm的托盘中，平铺的厚度固定为0.5cm。6、优选的，步骤(3)中，谷物粉、圆苞车和水前子壳粉的质量比为1:0.1:4。7、优选的，步骤(3)中，加热过程中不断搅拌，且在混合过程中，各种原辅料先混合后再加入水，搅拌均匀。8、优选的，步骤(4)中，超高压均质的参数为均质压力为120mpa，均质时间为15min，均质温度≤35℃，均质次数为5次。9、优选的，步骤(5)中，所述的纤维素酶和果胶酶的总添加量为1wt.％、纤维素酶和果胶酶的质量比为2:1；纤维素酶和果胶酶的酶解时间为3h；蛋白酶的添加量为0.5％wt.％，酶解时间为2h。10、优选的，步骤(5)中，超声波处理的频率为20khz，功率200w，超声时间为30min。11、优选的，步骤(6)中，打印速度设置为22mm/s、打印喷头为1.2mm、样品填充度为100％、打印的丝直径为20mm。12、有益效果：(1)本发明中采用的原料是全谷物粉和圆苞车前子壳粉。全谷物食品营养丰富，对居民的健康具有明显的改善作用。增加全谷物的食用，能够降低心脏病、脑卒中(中风)、2型糖尿病、结肠直肠癌及全因死亡的风险。圆苞车前子壳粉含有丰富的膳食纤维、胶质及生物活性物质，有控制血糖、胆固醇水平，维护胃肠道及心脑血管功能，还可用于吸附除污、增稠、胶凝等。因此，本发明使用这两种原料可以提高产品的营养特性，且使用圆苞车前子壳粉代替食用胶可以提高全谷物产品中膳食纤维的含量、促进肠胃蠕动、缓解便秘。(2)本发明利用干热处理技术对全谷物粉进行干热处理，可以提高全谷物粉的糊化特性，有利于3d打印的成型步骤，使样品打印精度从80％左右提高到约90％，且干热处理可以提高谷物食品中蛋白的消化率至从80％左右提高至95％以上；短时间的干热处理对谷物粉中的生物化学活性物质并不会产生显著影响，且经过干热处理可以提高谷物粉中酚类物质的生物可及性至90％以上。(3)本发明采用超高压均质处理糊化后的全谷物，可以增加全谷物糊状物的柔软度，提高其吞咽性能，还可以降低胶类物质的使用，使制备的食物更加绿色、健康。(4)本发明采用超声波辅助复合酶(纤维素酶，果胶酶，淀粉酶)酶解技术对产品进行处理，可以将部分碳水化合物、纤维素、蛋白等大分子物质酶解成小分子物质，有利于产品在人体内的消化吸收，提高产品的中淀粉的消化率达95％以上。(5)此外，本发明利用3d打印成型技术对全谷物凝胶进行打印成型处理，可以赋予全谷物凝胶以特殊造型，更加吸引消费者的眼球。