Inżynierowie żywności z Brazylii i Francji opracowali żele na bazie modyfikowanej skrobi do wykorzystania jako „atrament” do produkcji żywności i nowych materiałów metodą wytwarzania addytywnego. Źródło:Bianca C. Maniglia / USP
Inżynierowie ds. żywności z Brazylii i Francji opracowali żele na bazie modyfikowanej skrobi do stosowania jako „atrament” do produkcji żywności i nowych materiałów metodą wytwarzania addytywnego.
Już teraz można produkować żywność za pomocą drukarki 3D, potencjalnie dostarczając produkty odpowiadające preferencjom konsumentów pod względem smaku, tekstury, kosztów, wygody i wartości odżywczych. W niedalekiej przyszłości będzie można produkować żywność o spersonalizowanych kształtach, konsystencji, smakach i kolorach, uznawanych za atrakcyjne i zdrowe np. dla dzieci i osób starszych.
Grupa naukowców z Luiz de Queiroz College of Agriculture (ESALQ-USP) na Uniwersytecie w Sao Paulo w Brazylii, współpracująca z kolegami z Francji z Nantes Atlantic College of Veterinary Medicine, Food Science and Engineering (Oniris) oraz National Institute for Research ds. rolnictwa, żywności i środowiska (INRAE), poczyniły postępy w kierunku osiągnięcia tego celu. Opracowują hydrożele na bazie modyfikowanej skrobi do stosowania jako „atrament” w druku 3D żywności.
Najnowsze wyniki projektu, wspieranego przez FAPESP, zostały opublikowane w czasopiśmie Food Research International .
„W ciągu ostatnich kilku lat opracowaliśmy różne technologie modyfikowania skrobi i uzyskiwania żeli o idealnych właściwościach do wykorzystania jako „atrament” do produkcji żywności metodą druku 3D”, Pedro Esteves Duarte Augusto, profesor w ESALQ-USP i główny badacz projekt, powiedział Agência FAPESP.
Pierwsze żele wyprodukowane przez naukowców były oparte na skrobi z manioku. Sami opracowali metodę stosowaną do modyfikowania struktury i właściwości skrobi za pomocą ozonu podczas poprzedniego projektu, również wspieranego przez FAPESP.
Wytwarzali ozon, stosując wyładowanie elektryczne do tlenu, przepuszczali gaz w pojemniku z mieszaniną wody i skrobi z manioku w zawiesinie i suszyli mieszaninę usuwając wodę. Rezultatem była zmodyfikowana skrobia.
Dzięki różnym aspektom procesu, takim jak stężenie ozonu, temperatura i czas, udało im się uzyskać żele o różnych właściwościach pod względem odpowiedniej konsystencji do zastosowania w druku 3D.
„Kontrola warunków umożliwiła nam uzyskanie słabszych żeli do innych zastosowań i twardszych żeli, które idealnie nadają się do drukowania 3D, ponieważ zachowują kształt drukowanej struktury bez przepływu lub utraty wilgoci” – powiedział Augusto.
W ciągu ostatnich dwóch lat naukowcy opracowali kolejną metodę modyfikacji skrobi. Obejmuje to suche ogrzewanie manioku i skrobi pszennej w piekarniku, kontrolując zarówno temperaturę, jak i czas.
Korzystając z nowej metody, udało im się również uzyskać żele na bazie zmodyfikowanej skrobi, które wykazywały optymalną drukowność, definiowaną jako zdolność do wytwarzania obiektu 3D w procesie wytwarzania przyrostowego (osadzanie warstwa po warstwie) i zachowania jego struktury po wydrukowaniu. Obróbka cieplna na sucho rozszerzyła również możliwości teksturowe drukowanych próbek na bazie hydrożeli skrobi pszennej.
„Obu metodami uzyskaliśmy dobre wyniki. Są proste, tanie i łatwe do wdrożenia na skalę przemysłową” – powiedział Augusto.
Próbki żelu na bazie manioku i skrobi pszennej wydrukowano w Oniris i INRAE we Francji w ramach projektu opracowania funkcjonalnych żeli na bazie skrobi do druku 3D, finansowanego przez regionalną agencję innowacji Pays de la Loire w ramach programu o nazwie „Food 4 jutro”.
Dzięki partnerstwu z francuskimi naukowcami, badaczka ESALQ-USP Bianca Chieregato Maniglia przeprowadziła badania podoktoranckie w Oniris i INRAE, stosując techniki ozonu i suchego ogrzewania do produkcji żeli na bazie zmodyfikowanego manioku i skrobi pszennej do drukowania żywności w 3D.
Techniki zostały opracowane we współpracy z innymi badaczami z Grupy Badawczej Inżynierii Procesowej ESALQ-USP (Ge²P).
„Połączone doświadczenie wszystkich badaczy zaangażowanych w projekt pozwoliło nam uzyskać żele o lepszej drukowności, co skutkuje żywnością o lepszym kształcie, definicji i teksturze, które są podstawowymi parametrami akceptowalności produktu” – powiedział Maniglia.
Nowe składniki
Grupa ESALQ-USP planuje obecnie zbadać inne metody modyfikacji i źródła do produkcji żeli do drukowania żywności 3D. ESALQ-USP niedawno zakupił drukarkę 3D, której użyje do produkcji struktur opracowanych z nowymi żelami.
Żele na bazie zmodyfikowanego manioku i skrobi pszennej mogą być używane do drukowania innych rzeczy poza żywnością, takich jak produkty biomedyczne, w tym kapsułki leków i nutraceutyki – żywność zaprojektowana nie tylko do odżywiania, ale także do przynoszenia korzyści zdrowotnych.
„Wykazaliśmy wykonalność produkcji żywności poprzez drukowanie 3D i wytwarzanie składników dostosowanych do potrzeb. Teraz planujemy rozszerzyć zastosowania i przetestować inne surowce” – powiedział Augusto.
Odniesienie:„Obróbka cieplna na sucho:potencjalne narzędzie do poprawy właściwości skrobi pszennej do zastosowań w druku żywności 3D” autorstwa Bianca C. Maniglia,
Dâmaris C. Lima, Manoel da Matta Júnior, Anthony Oge, Patricia Le-Bail, Pedro E.D. Augusto i Alain Le-Bail, 22 września 2020 r., Food Research International .
DOI:10.1016/j.foodres.2020.109731
