巴西和法国的食品工程师开发了基于改性淀粉的凝胶，用作“墨水”，通过增材制造制造食品和新型材料。图片来源：Bianca C. Maniglia / USP
巴西和法国的食品工程师开发了基于改性淀粉的凝胶，用作“墨水”，通过增材制造制造食品和新型材料。
使用 3D 打印机生产食品已经成为可能，有可能提供适合消费者在口味、质地、成本、便利性和营养方面偏好的产品。例如，在不久的将来，将有可能生产出具有个性化形状、质地、风味和颜色的食品，这些食品被认为对儿童和老年人有吸引力且健康。
巴西圣保罗大学路易斯德奎罗斯农业学院 (ESALQ-USP) 的一组研究人员与法国南特大西洋兽医学院、食品科学与工程学院 (Oniris) 和国家研究所的同事合作关于农业、食品和环境 (INRAE)，已朝着实现这一目标迈出了一大步。他们正在开发基于改性淀粉的水凝胶，用作 3D 打印食品的“墨水”。
该项目的最新成果在 FAPESP 的支持下发表在 Food Research International 期刊上 .
“在过去的几年里，我们开发了不同的技术来改性淀粉并获得具有理想特性的凝胶，以用作通过 3D 打印生产食品的‘墨水’，”ESALQ-USP 教授兼首席研究员 Pedro Esteves Duarte Augusto该项目告诉 Agência FAPESP。
研究人员生产的第一批凝胶是基于木薯淀粉的。在 FAPESP 支持的先前项目中，他们自己开发了用臭氧改变淀粉结构和性质的方法。
他们通过对氧气进行放电来产生臭氧，在装有水和木薯淀粉混合物的容器中使气体起泡，然后通过除去水来干燥混合物。结果是改性淀粉。
通过改变工艺的各个方面，例如臭氧浓度、温度和时间，他们能够获得具有不同特性的凝胶，这些凝胶具有用于 3D 打印的正确一致性。
“对条件的控制使我们能够获得用于其他应用的较弱凝胶和适合 3D 打印的较硬凝胶，因为它们保持打印结构的形状而不会流动或失去水分，”Augusto 说。
在过去的两年中，研究人员开发了另一种淀粉改性方法。这涉及在烤箱中干加热木薯和小麦淀粉，同时控制温度和时间。
使用这种新方法，他们还能够获得基于改性淀粉的凝胶，该凝胶表现出最佳的可印刷性，定义为通过增材制造（逐层沉积）制造 3D 物体并在印刷后保持其结构的能力。干热处理还扩展了基于小麦淀粉水凝胶的印刷样品的纹理可能性。
“我们用这两种方法都取得了很好的效果。它们简单、便宜且易于在工业规模上实施，”Augusto 说。
基于木薯和小麦淀粉的凝胶样品在法国的 Oniris 和 INRAE 打印，该项目由卢瓦尔河地区创新机构根据名为“Food 4 tomorrow”的计划资助，开发用于 3D 打印的功能性淀粉基凝胶。
通过与法国科学家的合作，ESALQ-USP 研究员 Bianca Chieregato Maniglia 在 Oniris 和 INRAE 进行博士后研究，应用臭氧和干热技术生产基于改性木薯和小麦淀粉的凝胶，用于 3D 打印食品。
这些技术是与 ESALQ-USP 工艺工程研究组 (Ge²P) 的其他研究人员合作开发的。
“参与该项目的所有研究人员的综合经验使我们能够获得具有更好印刷性的凝胶，从而生产出具有更好形状、清晰度和质地的食品，这些都是产品可接受性的基本参数，”Maniglia 说。
新成分
ESALQ-USP 小组现在计划研究用于生产 3D 食品打印凝胶的其他改性方法和来源。 ESALQ-USP 最近购买了一台 3D 打印机，他们将用它来生产用新凝胶开发的结构。
基于改性木薯和小麦淀粉的凝胶可用于打印除食品外的其他东西，例如包括药物胶囊和营养保健品在内的生物医学产品——这些食品不仅可以滋养，还可以带来健康益处。
“我们已经证明了通过 3D 打印和定制成分制造食品生产的可行性。现在我们计划扩展应用并测试其他原材料，”Augusto 说。
参考：Bianca C. Maniglia、Dâmaris C. Lima、Manoel da Matta Júnior、Anthony Oge、Patricia Le-Bail 的“干热处理：改善 3D 食品打印应用中小麦淀粉特性的潜在工具”，佩德罗 E.D. Augusto 和 Alain Le-Bail，2020 年 9 月 22 日，Food Research International .
DOI：10.1016/j.foodres.2020.109731
