Gli ingegneri alimentari in Brasile e Francia hanno sviluppato gel a base di amido modificato da utilizzare come "inchiostro" per produrre alimenti e nuovi materiali mediante la produzione additiva. Credito:Bianca C. Maniglia / USP
Gli ingegneri alimentari in Brasile e Francia hanno sviluppato gel a base di amido modificato da utilizzare come "inchiostro" per produrre alimenti e nuovi materiali mediante la produzione additiva.
È già possibile produrre cibo con una stampante 3D, fornendo potenzialmente prodotti che soddisfano le preferenze dei consumatori in termini di gusto, consistenza, costo, praticità e nutrizione. Nel prossimo futuro sarà possibile produrre alimenti con forme, consistenze, sapori e colori personalizzati ritenuti attraenti e salutari per bambini e anziani, ad esempio.
Un gruppo di ricercatori dell'Istituto universitario di agricoltura Luiz de Queiroz dell'Università di San Paolo (ESALQ-USP) in Brasile, in collaborazione con i colleghi in Francia presso il Nantes Atlantic College of Veterinary Medicine, Food Science and Engineering (Oniris) e l'Istituto nazionale di ricerca sull'agricoltura, l'alimentazione e l'ambiente (INRAE), hanno fatto passi da gigante verso il raggiungimento di questo obiettivo. Stanno sviluppando idrogel a base di amido modificato da utilizzare come "inchiostro" nella stampa 3D di alimenti.
I risultati recenti del progetto, sostenuto da FAPESP, sono pubblicati sulla rivista Food Research International .
"Negli ultimi anni abbiamo sviluppato diverse tecnologie per modificare l'amido e ottenere gel con caratteristiche ideali da utilizzare come 'inchiostro' per produrre alimenti mediante stampa 3D", Pedro Esteves Duarte Augusto, professore presso ESALQ-USP e ricercatore principale per il progetto, ha detto all'Agência FAPESP.
I primi gel prodotti dai ricercatori erano a base di amido di manioca. Loro stessi hanno sviluppato il metodo utilizzato per modificare la struttura e le proprietà dell'amido con l'ozono durante un precedente progetto sostenuto anche da FAPESP.
Hanno prodotto ozono applicando una scarica elettrica all'ossigeno, hanno fatto gorgogliare il gas in un contenitore con una miscela di acqua e amido di manioca in sospensione e hanno asciugato la miscela rimuovendo l'acqua. Il risultato è stato l'amido modificato.
Variando aspetti del processo come concentrazione di ozono, temperatura e tempo, sono stati in grado di ottenere gel con proprietà diverse in termini di giusta consistenza per l'uso nella stampa 3D.
"Il controllo delle condizioni ci ha permesso di ottenere gel più deboli per altre applicazioni e gel più solidi, ideali per la stampa 3D perché mantengono la forma della struttura stampata senza fluire o perdere umidità", ha affermato Augusto.
Negli ultimi due anni, i ricercatori hanno sviluppato un altro metodo di modifica dell'amido. Ciò comporta il riscaldamento a secco di manioca e amido di frumento in un forno controllando sia la temperatura che il tempo.
Utilizzando il nuovo metodo sono stati anche in grado di ottenere gel a base di amido modificato che mostravano una stampabilità ottimale, definita come la capacità di realizzare un oggetto 3D mediante produzione additiva (deposizione strato per strato) e di mantenerne la struttura una volta stampato. Il trattamento termico a secco ha anche esteso le possibilità strutturali dei campioni stampati a base di idrogel di amido di frumento.
“Abbiamo ottenuto buoni risultati con entrambi i metodi. Sono semplici, economici e facili da implementare su scala industriale", ha affermato Augusto.
Campioni di gel a base di manioca e amido di frumento sono stati stampati presso Oniris e INRAE in Francia tramite un progetto per lo sviluppo di gel funzionali a base di amido per la stampa 3D finanziato dall'agenzia regionale per l'innovazione dei Paesi della Loira nell'ambito di un programma chiamato "Food 4 Tomorrow".
Attraverso la partnership con scienziati francesi, la ricercatrice ESALQ-USP Bianca Chieregato Maniglia ha condotto una ricerca post-dottorato presso Oniris e INRAE, applicando le tecniche di riscaldamento a secco e ozono per produrre gel a base di manioca modificata e amido di grano per la stampa 3D di alimenti.
Le tecniche sono state sviluppate con la collaborazione di altri ricercatori del Process Engineering Research Group (Ge²P) di ESALQ-USP.
"L'esperienza combinata di tutti i ricercatori coinvolti nel progetto ci ha permesso di ottenere gel con una migliore stampabilità, ottenendo alimenti con una migliore forma, definizione e consistenza, parametri essenziali per l'accettabilità del prodotto", ha affermato Maniglia.
Nuovi ingredienti
Il gruppo ESALQ-USP prevede ora di studiare altri metodi di modifica e fonti per la produzione di gel per la stampa alimentare 3D. ESALQ-USP ha recentemente acquistato una stampante 3D, che utilizzerà per produrre le strutture sviluppate con i nuovi gel.
I gel a base di manioca modificata e amido di frumento possono essere utilizzati per stampare altre cose oltre al cibo, come prodotti biomedici tra cui capsule di farmaci e nutraceutici, alimenti progettati non solo per nutrire ma anche per conferire benefici per la salute.
“Abbiamo dimostrato la fattibilità della produzione alimentare mediante la stampa 3D e la fabbricazione di ingredienti su misura. Ora abbiamo in programma di estendere le applicazioni e testare altre materie prime", ha affermato Augusto.
Riferimento:"Trattamento di riscaldamento a secco:uno strumento potenziale per migliorare le proprietà dell'amido di grano per l'applicazione di stampa alimentare 3D" di Bianca C. Maniglia,
Dâmaris C. Lima, Manoel da Matta Júnior, Anthony Oge, Patricia Le-Bail, Pedro E.D. Augusto e Alain Le-Bail, 22 settembre 2020, Food Research International .
DOI:10.1016/j.foodres.2020.109731
