Fortified and texture modified food products and diets for elderly people

Abstract

The increasing elderly population has generated new demands for food and nutrition, aiming to improve their health and prevent diet related diseases. Personalised food is presented as a strategy to address the nutritional challenges faced by elderly individuals, as it allows the creation of customized foods that cater to their nutritional and textural needs, as well as their individual preferences. Fortified food products are also suggested as a solution for age-related nutritional requirements. For this purpose, it is necessary to overcome the limitations derived from the high sensitivity of bioactive compounds to harsh conditions and their limited bioavailability. In this sense, technologies based on micro and nanoencapsulation can be suitable to develop innovative solutions for food fortification. Furthermore, the ageing process often leads to a gradual loss of taste and smell, masticatory issues, swallowing dysfunctions, and even dysphagia, resulting in malnutrition among the elderly. One approach to solve these issues is to design specific diets with suitable food textures, to safeguard their well-being and promote a nutritionally balanced food. In line with this, the primary objective of this research was to develop a fortified and texture-customized meat analogue for the elderly and individuals with dysphagia. For that, different technologies were applied in this work. For the food fortification, an iron carrier was created using nano spray drying technology, with the protein lactoferrin as the carrier. Additionally, vitamin folic acid was encapsulated in hydroxypropyl methylcellulose particles using electrospray technology. The produced micronutrient particles were assessed and found to be non-toxic for in vitro cell lines, with the potential to enhance micronutrient bioaccessibility as shown by the in vitro gastrointestinal digestion assessment. Regarding the texture modified meat analogue development, a filamentous Fungus Aspergillus oryzae biomass was used as the protein source, combined with alginate and different sources of calcium ions as cross-linkers. The application of 3D food printing with a co-axial printer nozzle allowed the creation of a fibrous meat-like appearance. Moreover, the interaction of alginate and calcium ions allowed the production of meat analogues with different textures, ranging from soft products suitable for dysphagia level 5 to firmer options for dysphagia level 7. This research contributes to the creation of personalised products to improve nutrition for the elderly, consequently reducing the risk of malnutrition and choking problems, and eventually improving their quality of life.

Com o aumento da população idosa, a importância da qualidade da alimentação e da nutrição tornam-se progressivamente mais relevantes, não só para prevenir doenças originadas por má nutrição, mas também para melhorar a saúde de cada indivíduo. Aqui, a personalização de alimentos emerge como solução promissora perante estes desafios alimentares enfrentados por idosos, particularmente aqueles com problemas de mastigação e disfagia. Esta estratégia permite a criação de alimentos com base nas necessidades nutricionais e de textura, e preferências de cada individuo. Para evitar deficiências nutricionais a fortificação de alimentos pode ser explorada para aumentar a ingestão de micronutrientes. No entanto, os micronutrientes por serem sensíveis e terem uma limitada biodisponibilidade beneficiam quando são micro e nanoencapsulados. O processo de envelhecimento leva ainda à perda gradual do paladar e a problemas de mastigação e até mesmo de disfagia, podendo levar á desnutrição. Uma abordagem para superar estes problemas é desenvolver dietas personalizadas com texturas adequadas, promovendo assim uma alimentação segura e nutricionalmente equilibrada. Com base nisto, o principal objetivo desta tese é desenvolver um análogo de carne fortificado e com textura personalizada para idosos e indivíduos com disfagia. Para isso, diferentes tecnologias são aplicadas neste trabalho. No que diz respeito à fortificação dos alimentos, a tecnologia de nano spray drying foi utilizada para o permitir o desenvolvimento de um carrier do mineral ferro. Além disso, a vitamina ácido fólico foi encapsulada em partículas utilizando a tecnologia de eletrospray. Os resultados obtidos mostraram que as partículas de micronutrientes produzidas não são tóxicas para linhas celulares in vitro, e aumentam a bioaccessibilidade de micronutrientes. No que diz respeito ao análogo de carne, a biomassa do fungo filamentoso Aspergillus oryzae foi utilizada como fonte de proteína, e foi combinada com diferentes concentrações de alginato e diferentes fontes e concentrações do ião cálcio. A utlização da impressão 3D de alimentos permitiu a criação de análogos de carne com uma aparência fibrosa semelhante à carne. Além disso, a interação do alginato com os iões cálcio permite a produção de alimentos com diferentes texturas, de acordo com o nível de disfagia do individuo. No geral, este trabalho demonstra a viabilidade na criação de produtos personalizados que possam potenciar uma melhor nutrição para idosos, reduzindo assim o risco de desnutrição e problemas de engasgamento, e, ainda melhorando a qualidade de vida destas pessoas.