特殊人群的飲食能力與特殊食品的質構設計

劉 倩，陳 勇，陳建設

（浙江工商大學食品與生物工程學院 食品口腔加工實驗室 杭州 310018）

特殊人群飲食的安全風險，具體表現為特殊人群的飲食能力與食品質構特性的不匹配，容易導致進食過程發生嗆咳、誤吸，甚至窒息等飲食安全問題，且在嬰幼兒、老年人以及術后康復病人中頻發。這一方面由于特殊人群在飲食能力上存在缺陷或尚未發育完全，導致無法正常、有效地處理食品，使其達到可安全吞咽的狀態；另一方面，針對特殊人群的飲食能力設計符合其質構需求的特殊食品也嚴重匱乏。本文依據口腔生理學和食品物理學原理，從特殊人群飲食的安全風險、特殊人群的飲食能力及其評測方法以及特殊食品的質構設計3 個方面展開論述，著重闡述特殊人群飲食能力及其評價方法，闡明飲食能力與食品質構的關系，為特殊食品的質構設計提供參考。

1 特殊人群飲食的安全風險

傳統的食品安全問題研究主要是基于“食品”的材料學特性，在食品成分、結構以及食品加工、儲藏方式等方面開展科學研究，研究食品從生產到消費整個過程可能存在的生物、物理、化學等食品安全風險，以保障消費者的身體健康和生命安全。2009年，Chen[1]首次提出的食品口腔加工概念，強調了飲食過程中口腔生理功能的重要性。2015年，Laguna 等[2]進一步提出了“飲食能力”的概念，用于表達在處理和享用食物過程中身體、生理和認知方面的綜合能力表現，以達到量化測量個體在食品處理和口腔加工中的能力。研究表明，特殊人群由于個體的生理能力和營養需求不同于普通人群，在進食過程中可能會出現嗆咳窒息等飲食風險[3]。

1.1 嬰幼兒的飲食安全

嬰幼兒的口腔以及消化道尚未發育完全，在進食過程存在飲食風險，特別是高危早產兒，由于其面臨呼吸衰竭、肺出血及敗血癥等健康風險，可直接或間接地導致嬰兒在喂養的過程中出現無法進食的問題[4]。據統計，正常出生的嬰幼兒發生喂養和吞咽困難的概率為25%～54%，而發育異常的高危早產兒的出現喂養困難的概率高達80%，并且概率持續攀升[5]。因此，針對嬰幼兒的飲食安全需要提供合適的喂養指導，從傳統的醫療照顧模式到以嬰幼兒為主導的喂養模式，例如根據以嬰幼兒為主導的喂養量表[6]來判斷其進食行為，進而采用合理的喂養模式，以降低嬰幼兒的飲食安全風險。

1.2 老年人群的飲食安全

根據我國最新的人口普查數據，60 歲及以上的老年人口高達2.6 億，占總人口的18.7%，預測2050年我國老年人口將會達到4.98 億[7]。目前各國人口老齡化現象十分嚴峻，老年人受到牙齒脫落，咬合力下降，唾液分泌量減少，口腔面部肌肉力量的不足，肌肉束之間協調協同能力下降等因素的影響[8]，在其進食過程中可能會出現嗆食、噎食的現象，甚至會導致吸入性肺炎等，嚴重影響老年人群身心健康。研究表明，養老院老年人吞咽障礙的發生率高達32.5%，且發生率與老年人的年齡有顯著的正相關性[9]。此外，通過對居家老年人進行調查，發現居家老年人群中發生吞咽障礙的概率亦達到10.63%[10]。因此，老年人群的飲食能力衰退過程帶來的飲食風險應當引起足夠重視。

1.3 吞咽障礙人群的飲食安全

由于疾?。X卒中和老年癡呆）或術后（口咽部癌癥），導致進食受限的人群存在嚴重的飲食安全風險。據統計，在國外腦卒中引起吞咽障礙的發生率為37%～78%[11]，而在國內一般為26%～65%[12]。吞咽障礙患者飲食過程面臨的主要風險是吸入和窒息，吸入是由食物殘渣意外進入喉管引起的，窒息是由于吞咽的食團過大，大食物顆粒堵塞氣道引起導致窒息等致命后果。對于術后康復人群，進食嚴重受限，基本上只能通過插管的方式攝入營養。此外，術后康復人群由于身體虛弱，生理機能尚未完全恢復，進食受限的同時，心理上也面臨較大的健康問題。Shimizu 等[13]從心里健康角度出發對因各種疾病居住在醫院并且處于康復中的老年人進行調查，發現食物質構的改變可在一定程度上提升患者術后的進食愉悅感，非常規飲食過程嚴重影響康復人群對食物的享受。特殊人群長期存在的飲食安全風險，會造成食品攝入減少，營養弱化，體重降低等生理現象，亦會造成情緒低落，不愿參加社交活動，以至產生嚴重的心理健康風險。

2 特殊人群的飲食能力及其評測

“食品口腔加工”概念的提出，把看似簡單的飲食過程擴展為第一口咀嚼至吞咽的系列口腔行為，成為涉及到食品物理學、口腔生理學、感官心理學、大腦神經科學等多學科交叉研究[1]。飲食能力是保障飲食安全的必要條件，Laguna 等[2]將飲食能力系統性的概括為4 個可量化的參數：食品體外操控（手動能力）、口腔加工能力、感官能力以及認知能力，其中口腔加工是特殊人群飲食能力研究的重點。食物的口腔加工主要涉及到口腔面部肌肉、嘴唇、臉頰、牙齒、舌頭和上顎的協調運動，并受到中樞神經系統的嚴密控制，從而產生有效的咀嚼運動[14]。其過程（圖1）涉及嘴唇、牙齒、唾液分泌、舌頭以及其它口腔肌肉的相互合作，研究表明，除了牙齒狀況，咬合力、舌肌力和唇封力均是影響口腔操縱能力的關鍵因素[15]。因此，采用適當的方法或儀器來測量個體的飲食能力生理參數，從而對其飲食能力進行評估，尤其是在老年人飲食能力的研究中，可盡早發現其存在的吞咽障礙風險，減少嗆食、噎食的發生，保障老年人的飲食安全。

圖1 口腔加工示意圖[16]Fig.1 Schematic diagram of oral processing[16]

2.1 咬合力

咀嚼在進食過程中對食物的破碎起著重要作用，咀嚼能力受損嚴重影響個體的飲食能力，進而影響飲食過程的感官愉悅，甚至導致營養不良。研究指出，牙齒狀況以及咬合力是影響老年人進食困難的主要因素，由于牙齒的脫落或松動，造成老年人無法咀嚼質地較硬的食品或延長了食物的咀嚼時間，導致進食量減少，最終導致營養不良[15]。因此，咬合力的測量在飲食能力評估中具有重要意義，而選擇合適的測量方法/裝置是精確測量的關鍵。本文根據已報道的文獻，將咬合力的測量方法及其原理總結于表1，其中由薄膜制成的傳感器例如Flexiforce 在測量咬合力時具有較優的抗干擾特性，是目前較為常用的咬合力測量傳感器。

表1 咬合力測量方法及其原理Table 1 Bite force measurement method and principle

2.2 舌肌力

舌頭具有很強的靈活度，在口腔加工過程起到操縱和運輸食物的機械作用，在形成可吞咽食團中發揮重要作用[27]。舌肌力是評估飲食能力的主要指標之一，可通過測量舌腭擠壓氣囊傳感器所產生的壓力值來定量表示。愛荷華口腔測試儀器（IOPI 舌壓儀），是最早用于舌肌力測量的商業產品（圖2a）。隨后開發出了一款與IOPI 相似的裝置——JMS 自動增壓系統（圖2b）。Yoshikawa 等[28]通過對比分析發現IOPI 測量的最大舌壓值要顯著大于JMS 測得的結果，究其原因可能與氣囊形狀有關[28]。在最新的研究中，Liu 等[29]基于氣囊壓力傳感器設計的新型舌壓測量儀（TPWA），采用可視化界面和藍牙功能可調節和準確定位氣囊位置（如圖2c），彌補了IOPI 和JMS 存在的氣囊球移位的問題。然而，上述裝置均存在測試裝置較大，在一定程度上影響舌頭的活動以及舒適度的問題。傳感器片（圖2d）由5 個測量點組成，這些測量點用義齒黏附片直接附著在上腭黏膜上，由于傳感片極薄，對舌頭的運動以及進食影響較小，可用于測量咀嚼和吞咽過程的舌壓變化以及舌頭的運動情況[30]。舌壓測量原理基本都是利用壓力傳感器，使液體或氣體壓力轉換為電信號輸出。Wang 等[31]采用壓阻式傳感器設計了一款微型舌壓儀（圖2e），但測量穩定性有待考究，后續需通過優化結構，設計更小體積和高精度的傳感器。

圖2 舌壓測量方法[28-31]Fig.2 Tongue pressure measurement method[28-31]

2.3 唇封力

嘴唇在攝取食物后的咀嚼和吞咽過程中起著關鍵作用。例如，在正常咀嚼時，口腔內的壓力升高，需要通過封閉嘴唇防止下頜骨向下運動時食物從口腔漏出，而且在吞咽時要保持嘴唇緊密閉合。研究表明，唇壓較低可能會導致進食過程中噎食的情況[32]。Trotman 等[33]研究指出唇封力可通過上、下唇的閉合力大小來衡量。唇封力的測定廣泛應用于唇裂手術和正頜外科術后恢復情況觀察，而隨著食品口腔加工研究的發展，唇封力的測試也被應用于評估飲食能力。目前已有的唇封力測量設備和方法以及應用見表2 所述。

表2 唇封力測量設備及方法Table 2 Lip sealing force measuring equipment and methods

2.4 咀嚼能力

良好的咀嚼功能不僅對固體食物的充分破碎十分重要，且是安全吞咽的重要保障?！熬捉滥芰Α?，被定義為個體感知或主觀評估的咀嚼功能[37]。咀嚼能力通常采用問卷的形式進行評估和量化，達到咀嚼障礙篩查或食物攝取能力的分析。目前已有的咀嚼能力主觀評估方法見表3。咀嚼功能的主觀評價是一種非客觀的測量手段，主要從患者自身心理上對咀嚼過程的感知和適應的角度出發，節省評估咀嚼功能的成本和時間。然而，該方法存在一定的局限性，由于問卷設計的強制性，導致其回答在受試者之間可能不存在顯著性差異，此外，需考慮在不同的國家和不同的社會經濟背景下設計適合的特定食物類型的問卷。

表3 咀嚼能力主觀評估方法Table 3 Subjective evaluation method of masticatory ability

2.5 食團吞咽能力

吞咽是指將可吞咽食團從口腔通過口腔-咽-食道運送到胃的運輸過程，其中形成可吞咽食團的關鍵因素已在前部分內容闡述，本節主要講述吞咽能力的評估方法。臨床研究中常使用視頻透視[43]、纖維內窺鏡[44]以及超聲波診斷法[45]來客觀評估吞咽能力。視頻透視法雖可以作為吞咽形態動力學研究的參考檢查，但由于其暴露在輻射之下，存在安全性問題。纖維內窺鏡法是將鼻喉鏡放置在口咽部深處，來實時獲取進食過程的食團吞咽路徑，但該方法存在的異物感會影響正常吞咽。超聲波診斷法通過頸部超聲掃描評估檢測吸入和咽部殘留物，雖對舌頭以及其它肌肉的力量，還有食團的運動均不會造成影響，但是圖像的獲取及評估需要較長時間。此外，通過吞咽不同濃度的增稠液體判斷其吞咽能力，被稱為體積-黏度法（Vol ume-viscosity swallow test），是臨床較簡便的方法[46-47]。洼田飲水試驗是測量吞咽能力的經典方法[48]，通過觀察患者在飲水吞咽的狀態進行吞咽能力分級，便于快速檢測，但僅適用于有自主意識的人群，其結果主觀性較強。

3 特殊食品的質構設計

3.1 建立特殊食品的質構標準

特殊食品的概念起源于西方發達國家，我國對特殊食品的設計研發起步較晚。隨著我國人口老齡化問題的日趨突顯，近年來特殊食品在我國的市場需求激增，尤其是康復病人和老年人群對特殊食品的需求非常大，進而得到了廣泛的研究關注。研究指出，特殊食品的標準（圖3）主要分為營養需求方面的標準以及質構特性需求的標準[49]。相較而言，特殊食品應滿足的營養需求已有明確規定，而特殊食品的質構參考范圍仍缺乏相應的標準。因此，食品工業在設計開發特殊食品時由于沒有科學且合理的質構標準作為參考，特殊食品的發展受到阻礙。

圖3 特殊食品標準主要考慮參數[49]Fig.3 Main parameters considered in special food standards[49]

2013年，Cichero 等[50]對比研究了不同國家使用的膳食質構分類術語的相似性和差異性，發現不同國家對固體/液體食品質構分級存在較大差別，多數國家都有3～5 不同的級別，只有少數國家對于固體和液體食物分級較為簡單。例如，澳大利亞的液體食品分類標準將其分為4 類：常規液體，100 等級：普稠型液體，400 等級：高稠型液體和900 等級：極稠型液體。瑞典只分為低稠度液體和高稠度液體。以牛奶和酸奶為例，在澳大利亞的食品分類標準中可以準確將其區分為常規液體和普稠型液體，而在瑞典均統稱為低稠度液體，因此粗略的食品質構分類在某種程度上無法對特殊食品進行詳細完整的描述與分類。此外，由于質構分類術語的差異，導致不同國家對特殊食品的質構標準不一致，一定程度上影響了特殊食品在不同國家間的適用性。鑒于此，2016年國際吞咽障礙者膳食標準行動委員會（IDDSI），以吞咽障礙患者為主要關注的特殊人群，制定并公布了首個適用于吞咽障礙者的特殊食品的國際質構標準（簡稱IDDSI 國際標準），該標準已經過三年多的全球實踐與推廣。IDDSI 于2019年推出了IDDSI 質構框架2.0 版[51]（圖4），該框架結合各國的食品分類標準將吞咽困難飲食應分為8 個級別（0～7），液體食物從0～4 級別衡量，而固體食物從3～7 級別衡量。一項基于IDDSI 質構框架的研究表明，4～7 級的食物被認為是最適合吞咽困難患者的產品[52]。另一方面，IDDSI 框架根據吞咽障礙患者在咀嚼和吞咽過程可能出現的風險，在為其提供合理的膳食質構指導建議的同時，也為食品工業設計特殊食品提供了科學指導與理論基礎。2021年2月22日，中國營養學會采納了IDDSI 中對食物性狀的檢測方法，并發布了《易食食品》團體標準，以引導和規范咀嚼吞咽人群食用食品市場的發展。綜上，建立科學、合理的特殊食品質構標準對研發設計特殊食品具有非常重要的指導意義，而目前我國針對特殊食品的質構標準仍需進一步研究和發展。

圖4 IDDSI 質構框架2.0 版[51]Fig.4 IDDSI texture framework version 2.0[51]

3.2 合理調整特殊食品的質構

雖然目前特殊食品缺乏明確的質構標準，但相關領域的專家，尤其是康復醫學方面的臨床醫師，已在如何合理調整特殊食品質構特性方面開展了許多研究和探索，本節基于最新的研究進展，總結特殊食品質構設計的質構學依據及原則，為合理調整特殊食品的質構提供參考。

國際標準機構（Interational Organization for Standardization）把質構定義為: 通過機械的觸覺的、有時包含視覺和聽覺感受到的所有有關一個產品的機械的、幾何的和表面的性質特征[53]。最早用于描述材料的質地感官特性?；谫|構的定義，食品質構可描述為消費者通過嗅覺、視覺、聽覺等一系列方法感知食物的質地和功能性特征。對于特殊食品而言，由于質構特性直接影響到特殊人群的吞咽安全問題，使得合理調整特殊食品的質構特性對特殊人群的飲食安全具有重要意義。

Szczesniak 將食品的質構特性分為機械特性、幾何特性和其它特性（表4）[54]。一般對特殊食品質構屬性的修飾語主要包括：硬度、黏度、黏附性以及內聚性等[55]，特殊食品質構特性的常用術語多為軟、糊狀、黏等。這些性質特征也已經用于某些國家的特殊食品質構標準。食品質構屬性的修飾語調整和細化，是合理調整/設計特殊食品質構的重要參考依據。新西蘭的養老機構，根據不同老年人的身體狀況合理調整膳食的質構特性已經成為一種必要的措施，該措施不僅能夠保障老年人的膳食質構需求，而且能夠很大程度上保證老年人的營養攝入[56]。目前國內的養老院，老年人對于膳食質構幾乎沒得選擇，養老院提供的膳食質構單一，且通常是“就低”原則，即膳食質構的設計是以飲食能力較弱的人群為主，而無法滿足飲食能力較優的老年人的膳食質構需求。

表4 食品質構性質分類[54]Table 4 Classification of textural characteristics[54]

根據中國居民膳食指南，我國老年人的膳食主要分為軟食，半流質和糊狀3 大類（表5）。對于老年人而言，不正常的咀嚼和吞咽過程使得其對食品的質構有特殊需求，主要是改善固體食物質地和液體食物的黏稠度，確保滿足老年人營養需求以及飲食安全[57]。因此在開發設計特殊人群食品例如老年人食品時，需要遵循幾點原則[49]：1）調整固體食物硬度以及脆性，使其適應老年人的口腔肌肉和舌肌力量達到安全咀嚼，且需要避免固體食物的顆粒過大，造成給后期的吞咽困難；2）增加液體食物的黏稠度，避免因食物流動過快造成嗆食；3）減少纖維產品的應用，提高食物在口腔中的消化速度。

表5 我國老年人膳食分類Table 5 Dietary classification of the elderly in China

4 總結與展望

隨著人口老齡化等問題日趨凸顯，飲食能力存在問題的特殊人群也逐漸攀升，飲食安全風險不僅影響特殊人群的營養攝入，也對其心理健康造成嚴重影響。本文提出的飲食安全概念，并非是傳統食品安全領域的化學、重金屬、微生物等造成的安全問題，而是強調個體飲食能力與食品物理特性不匹配導致的飲食安全風險。特殊人群的飲食安全風險，主要源于個體飲食能力無法正常處理普通食品，以至于吞咽過程易出現飲食安全問題。針對特殊人群的飲食能力，設計適合其食用的特殊食品已成為食品工業面臨的新挑戰和新機遇。特殊食品的質構合理設計，關鍵點在于建立合理的特殊食品質構標準，難點在于如何實現飲食能力與質構等級的合理匹配。因此，特殊食品的開發仍需食品科學的科研工作者和食品工業的共同努力，來保障特殊人群的飲食安全。