Các nhà nghiên cứu chế tạo thành phần thực phẩm bằng công nghệ in 3D

Các kỹ sư thực phẩm ở Brazil và Pháp đã phát triển gel dựa trên tinh bột biến tính để sử dụng làm "mực" chế tạo thực phẩm và nguyên liệu mới bằng cách sản xuất phụ gia.

Công nghệ sản xuất thực phẩm bằng máy in 3D có khả năng cung cấp các sản phẩm phù hợp với sở thích của người tiêu dùng về hương vị, kết cấu, chi phí, sự tiện lợi và dinh dưỡng. Trong tương lai gần, sẽ có thể sản xuất thực phẩm với hình dạng, kết cấu, hương vị và màu sắc được cá nhân hóa được coi là hấp dẫn và lành mạnh chẳng hạn cho trẻ em và người già.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Nông nghiệp Luiz de Queiroz thuộc trường Đại học São Paulo (ESALQ-USP) tại Brazil, hợp tác với các đồng nghiệp tại trường Đại học Thú y, Khoa học Thực phẩm và Kỹ thuật Nantes Atlantic (Oniris) tại Pháp và Viện Nghiên cứu Quốc gia về Nông nghiệp, Thực phẩm và Môi trường (INRAE), đã có những bước tiến để đạt được mục tiêu này. Họ đang phát triển hydrogel dựa trên tinh bột biến tính để sử dụng làm "mực" in 3D thực phẩm.

Các kết quả gần đây của dự án, do FAPESP (Quỹ Nghiên cứu São Paulo) hỗ trợ, được công bố trên tạp chí Food Research International. Pedro Esteves Duarte Augusto , giáo sư tại ESALQ-USP và điều tra viên chính nói với Agência FAPESP: "Trong vài năm qua, chúng tôi đã phát triển các công nghệ khác nhau để biến đổi tinh bột và thu được gel với các đặc tính lý tưởng để sử dụng làm 'mực' sản xuất thực phẩm bằng cách in 3D". 

Các nhà nghiên cứu sản xuất gel đầu tiên dựa trên tinh bột sắn. Chính họ đã phát triển phương pháp được sử dụng để thay đổi cấu trúc và đặc tính của tinh bột bằng ozone trong một dự án trước đó cũng do FAPESP hỗ trợ.

Họ tạo ra ozone bằng cách phóng điện vào ôxy, làm sủi bọt khí trong một bình chứa với hỗn hợp nước và tinh bột sắn ở dạng huyền phù và làm khô hỗn hợp bằng cách loại bỏ nước. Kết quả ra tinh bột biến tính.

Theo các khía cạnh khác nhau của quá trình như nồng độ ozone, nhiệt độ và thời gian, họ có thể thu được các loại gel có các đặc tính khác nhau về độ nhất quán phù hợp để sử dụng trong in 3D.

Augusto cho biết: “Việc kiểm soát các điều kiện cho phép chúng tôi có được gel yếu hơn cho các ứng dụng khác và gel cứng hơn thì lý tưởng cho in 3D vì chúng giữ nguyên hình dạng của cấu trúc in mà không bị chảy hoặc mất độ ẩm”.

Trong hai năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp biến tính tinh bột khác. Điều này liên quan đến việc đun khô sắn và tinh bột mì trong lò nướng đồng thời kiểm soát cả nhiệt độ và thời gian.

Sử dụng phương pháp mới, họ cũng có thể thu được gel dựa trên tinh bột biến tính cho thấy khả năng in tối ưu, được xác định có khả năng tạo ra một vật thể 3D bằng cách sản xuất phụ gia (lắng đọng từng lớp) và duy trì cấu trúc của nó sau khi in. Xử lý nhiệt khô cũng mở rộng khả năng kết cấu của các mẫu in dựa trên hydrogel tinh bột mì.

Augusto cho biết: "Chúng tôi đã thu được kết quả tốt với cả hai phương pháp. Chúng đơn giản, rẻ tiền và dễ thực hiện ở quy mô công nghiệp".

Các mẫu gel làm từ sắn và tinh bột mì đã được in tại Oniris và INRAE ​​ở Pháp thông qua một dự án phát triển gel làm từ tinh bột chức năng để in 3D do cơ quan đổi mới khu vực Pays de la Loire tài trợ trong một chương trình có tên "Food 4 tomorrow".

Thông qua quan hệ đối tác với các nhà khoa học Pháp, nhà nghiên cứu Bianca Chieregato Maniglia của ESALQ-USP đã tiến hành nghiên cứu sau tiến sĩ tại Oniris và INRAE, áp dụng kỹ thuật ozone và gia nhiệt khô để sản xuất gel dựa trên sắn và tinh bột mì biến tính để in thực phẩm 3D.

Các kỹ thuật này được phát triển với sự cộng tác của các nhà nghiên cứu khác trong Nhóm Nghiên cứu Kỹ thuật Quy trình (Ge²P) của ESALQ-USP.

Maniglia nói: "Kinh nghiệm tổng hợp của tất cả các nhà nghiên cứu tham gia vào dự án cho phép chúng tôi thu được gel có khả năng in tốt hơn, dẫn đến thực phẩm có hình dạng, độ nét và kết cấu tốt hơn, đây là những thông số cần thiết cho khả năng chấp nhận sản phẩm".

Thành phần mới

Nhóm ESALQ-USP hiện có kế hoạch nghiên cứu các phương pháp sửa đổi khác và các nguồn để sản xuất gel in thực phẩm 3D. ESALQ-USP gần đây đã mua một máy in 3D mà họ sẽ sử dụng để sản xuất các cấu trúc được phát triển bằng gel mới.

Các loại gel làm từ sắn và tinh bột mì biến tính có thể được sử dụng để in những thứ khác ngoài thực phẩm, chẳng hạn như các sản phẩm y sinh bao gồm viên nang thuốc và chất dinh dưỡng — thực phẩm được thiết kế không những để bổ dưỡng mà còn mang lại lợi ích sức khỏe.

Augusto cho biết: “Chúng tôi đã chứng minh tính khả thi của việc sản xuất thực phẩm bằng cách in 3D và chế tạo các nguyên liệu được thiết kế riêng. Giờ đây, chúng tôi có kế hoạch mở rộng ứng dụng và thử nghiệm các nguyên liệu thô khác.

QUỸ NGHIÊN CỨU SÃO PAULO

Bình Minh dịch

Nguồn: Tin tức Y tế Thái Lan