Poiché la popolazione mondiale continua a invecchiare e crescere, si prevede che anche la domanda di alimenti ricchi di proteine ​​aumenterà contemporaneamente. Ciò ha anche causato preoccupazioni sull'aumento dei gas serra, sul consumo di terra e acqua associati all'allevamento convenzionale di animali a scopo alimentare.

In alcune parti dell'Africa, dell'Asia e del Sud America, le persone si sono già rivolte a fonti alternative di proteine ​​da insetti, piante e alghe per un cibo sostenibile e ricco di sostanze nutritive. Tuttavia, l'idea di consumare insetti potrebbe essere un concetto scomodo da digerire per il resto del mondo.

"L'aspetto e il gusto di tali proteine ​​alternative possono essere sconcertanti per molti. È qui che la versatilità della stampa alimentare 3D è all'altezza della sfida in quanto può trasformare il modo in cui viene presentato il cibo e superare l'inerzia delle inibizioni dei consumatori", ha spiegato il prof. Chua Chee Kai, coautore della Singapore University of Technology and Design (SUTD).

Ad esempio, cibi comunemente noti come le carote possono essere mescolati con proteine ​​alternative come i grilli per produrre un gusto più familiare ai consumatori. Questa miscela di carote e grilli può quindi essere estrusa da una stampante alimentare 3D per creare un piatto visivamente accattivante che attirerebbe i sensi.

Tuttavia, la combinazione di diversi inchiostri alimentari e l'ottimizzazione per la stampa alimentare 3D è noto per essere un compito laborioso poiché di solito viene eseguito utilizzando un approccio basato su prove ed errori.

Il professor Chua e il team di SUTD hanno collaborato con i ricercatori del Khoo Teck Puat Hospital (KTPH) e dell'Università di scienza e tecnologia elettronica cinese (UESTC) per ideare un approccio di ingegneria sistematica per incorporare in modo efficiente proteine ​​alternative negli inchiostri alimentari. Utilizzando questo approccio per l'ottimizzazione degli inchiostri proteici, il team di ricerca ha ridotto al minimo tempo e risorse riducendo le corse sperimentali.

Nel loro studio, "Approccio di ingegneria sistematica per l'ottimizzazione dell'inchiostro alimentare per la stampa 3D fortificato con proteine ​​alternative multi-componente", pubblicato su Food Hydrocolloids , il team ha utilizzato la tecnica ingegneristica consolidata, la Response Surface Methodology, e l'ha applicata per l'uso nella stampa 3D di alimenti.

Il professor Yi Zhang, ricercatore principale di UESTC, ha spiegato:"Le proteine ​​​​alternative potrebbero diventare la nostra principale fonte di assunzione di proteine ​​in futuro. Questo studio propone un approccio ingegneristico sistematico per ottimizzare gli inchiostri alimentari, consentendo così facili creazioni e personalizzazioni di visivamente piacevoli, saporite e cibo nutrizionalmente adeguato, arricchito con proteine ​​alternative. Ci auguriamo che il nostro lavoro incoraggi i consumatori a mangiare di più di questi alimenti sconosciuti, ma sostenibili."

Il team di ricerca ha utilizzato l'approccio di progettazione del composito centrale per ottimizzare le formulazioni di inchiostro proteico con tre variabili:polvere di carota, proteine ​​e gomma di xantano. La polvere di carota ha contribuito a fornire resistenza meccanica, gusto, sostanze nutritive e colore agli inchiostri formulati.

Nel frattempo, hanno sperimentato proteine ​​alternative come soia, spirulina, grillo, larve di mosca soldato nero e sericina. Gli inchiostri formulati sono stati testati sperimentalmente per la stampabilità e la sineresi 3D con inchiostri ottimizzati per ottenere la massima stampabilità e una sineresi minima.

Aakanksha Pant, corrispondente autore dell'articolo e Research Associate di SUTD, ha aggiunto che "questo studio di ricerca può anche essere generato
ralizzato per altri ingredienti alimentari e la risposta degli inchiostri alimentari come consistenza, stampabilità, infiltrazioni d'acqua può essere inclusa per l'ottimizzazione L'approccio del metodo della superficie di risposta può portare i ricercatori ad adottare un metodo simile per ottimizzare gli inchiostri alimentari 3DFP che costituiscono ingredienti alimentari multicomponenti complessi".