Des ingénieurs agro-alimentaires au Brésil et en France ont développé des gels à base d'amidon modifié à utiliser comme « encre » pour fabriquer des aliments et de nouveaux matériaux par fabrication additive. Crédit :Bianca C. Maniglia / USP
Des ingénieurs alimentaires au Brésil et en France ont développé des gels à base d'amidon modifié à utiliser comme "encre" pour fabriquer des aliments et de nouveaux matériaux par fabrication additive.
Il est déjà possible de produire des aliments avec une imprimante 3D, offrant potentiellement des produits qui répondent aux préférences des consommateurs en matière de goût, de texture, de coût, de commodité et de nutrition. Dans un avenir proche, il sera possible de produire des aliments aux formes, textures, saveurs et couleurs personnalisés, considérés comme attrayants et sains pour les enfants et les personnes âgées, par exemple.
Un groupe de chercheurs du Collège d'agriculture Luiz de Queiroz (ESALQ-USP) de l'Université de São Paulo au Brésil, en partenariat avec des collègues français du Collège Atlantique de médecine vétérinaire, des sciences et de l'ingénierie alimentaires de Nantes (Oniris) et de l'Institut national de la recherche sur l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (INRAE), ont fait des progrès vers cet objectif. Ils développent des hydrogels à base d'amidon modifié à utiliser comme "encre" dans l'impression 3D d'aliments.
Les résultats récents du projet, soutenu par la FAPESP, sont publiés dans la revue Food Research International .
"Au cours des dernières années, nous avons développé différentes technologies pour modifier l'amidon et obtenir des gels aux caractéristiques idéales pour une utilisation comme" encre "pour produire des aliments par impression 3D", Pedro Esteves Duarte Augusto, professeur à l'ESALQ-USP et chercheur principal pour le projet, a déclaré l'Agência FAPESP.
Les premiers gels produits par les chercheurs étaient à base d'amidon de manioc. Ils ont eux-mêmes développé la méthode utilisée pour modifier la structure et les propriétés de l'amidon avec de l'ozone lors d'un précédent projet également soutenu par la FAPESP.
Ils ont produit de l'ozone en appliquant une décharge électrique à l'oxygène, ont fait barboter le gaz dans un récipient avec un mélange d'eau et d'amidon de manioc en suspension, et ont séché le mélange en éliminant l'eau. Le résultat était de l'amidon modifié.
En faisant varier les aspects du processus tels que la concentration d'ozone, la température et le temps, ils ont pu obtenir des gels avec des propriétés différentes en termes de consistance appropriée pour une utilisation dans l'impression 3D.
"Le contrôle des conditions nous a permis d'obtenir des gels plus faibles pour d'autres applications et des gels plus fermes qui sont idéaux pour l'impression 3D car ils conservent la forme de la structure imprimée sans couler ni perdre d'humidité", a déclaré Augusto.
Au cours des deux dernières années, les chercheurs ont développé une autre méthode de modification de l'amidon. Cela implique le chauffage à sec du manioc et de l'amidon de blé dans un four tout en contrôlant à la fois la température et le temps.
Grâce à la nouvelle méthode, ils ont également pu obtenir des gels à base d'amidon modifié qui présentaient une imprimabilité optimale, définie comme la capacité à fabriquer un objet 3D par fabrication additive (dépôt couche par couche) et à conserver sa structure une fois imprimé. Le traitement thermique à sec a également étendu les possibilités texturales des échantillons imprimés à base d'hydrogels d'amidon de blé.
« Nous avons obtenu de bons résultats avec les deux méthodes. Ils sont simples, bon marché et faciles à mettre en œuvre à l'échelle industrielle », a déclaré Augusto.
Des échantillons de gel à base d'amidon de manioc et de blé ont été imprimés à Oniris et INRAE en France via un projet de développement de gels fonctionnels à base d'amidon pour l'impression 3D financé par l'agence régionale de l'innovation des Pays de la Loire dans le cadre d'un programme intitulé "Alimentation 4 demain".
Grâce au partenariat avec des scientifiques français, la chercheuse de l'ESALQ-USP Bianca Chieregato Maniglia a mené des recherches postdoctorales à Oniris et à l'INRAE, appliquant les techniques de l'ozone et du chauffage à sec pour produire des gels à base de manioc modifié et d'amidon de blé pour l'impression 3D d'aliments.
Les techniques ont été développées avec la collaboration d'autres chercheurs du groupe de recherche en génie des procédés (Ge²P) de l'ESALQ-USP.
"L'expérience combinée de tous les chercheurs impliqués dans le projet nous a permis d'obtenir des gels avec une meilleure imprimabilité, résultant en des aliments avec une meilleure forme, définition et texture, qui sont des paramètres essentiels pour l'acceptabilité du produit", a déclaré Maniglia.
Nouveaux ingrédients
Le groupe ESALQ-USP envisage maintenant d'étudier d'autres méthodes de modification et sources pour la production de gels d'impression 3D alimentaire. ESALQ-USP a récemment acheté une imprimante 3D, qu'ils utiliseront pour produire les structures développées avec les nouveaux gels.
Les gels à base de manioc modifié et d'amidon de blé peuvent être utilisés pour imprimer d'autres choses en dehors des aliments, tels que des produits biomédicaux, notamment des gélules de médicaments et des nutraceutiques - des aliments conçus non seulement pour nourrir mais aussi pour conférer des avantages pour la santé.
« Nous avons démontré la faisabilité de la production alimentaire par impression 3D et fabrication d'ingrédients sur mesure. Nous prévoyons maintenant d'étendre les applications et de tester d'autres matières premières », a déclaré Augusto.
Référence :"Traitement par chauffage à sec :un outil potentiel pour améliorer les propriétés de l'amidon de blé pour l'application d'impression 3D alimentaire" par Bianca C. Maniglia,
Dâmaris C. Lima, Manoel da Matta Júnior, Anthony Oge, Patricia Le-Bail, Pedro E.D. Augusto et Alain Le-Bail, 22 septembre 2020, Food Research International .
DOI :10.1016/j.foodres.2020.109731
