Schatz, der 3D-Druck - ich meine, das Dessert - ist fertig!

Columbia-Ingenieure untersuchen die Vor- und Nachteile der 3D-gedruckten Lebensmitteltechnologie

23.03.2023 - USA

Kochgeräte, die mit dreidimensionalen Druckern, Lasern oder anderen softwaregesteuerten Verfahren arbeiten, könnten schon bald herkömmliche Kochgeräte wie Öfen, Herdplatten und Mikrowellen ersetzen. Aber werden die Menschen einen 3D-Drucker - selbst einen so schön gestalteten wie eine hochwertige Kaffeemaschine - auf ihrem Küchentisch verwenden wollen, um genau die Mikro- und Makronährstoffe zu kalibrieren, die sie brauchen, um gesund zu bleiben? Wird der 3D-Lebensmitteldruck die Art und Weise, wie wir uns ernähren, verbessern? Welche Hürden müssen überwunden werden, um eine solche Technologie zu kommerzialisieren?

Please credit as: Jonathan Blutinger/Columbia Engineering

Die Maschinenbauingenieure der Columbia University arbeiten im Creative Machines Lab von Professor Hod Lipson an der Lösung dieser Herausforderungen. In einem neuen Perspective-Artikel, der heute von npj Science of Food veröffentlicht wurde, geht der Hauptautor Jonathan Blutinger, ein Postdoktorand des Labors, diesen und weiteren Fragen nach und diskutiert mit Professor Christen Cooper, Pace University Nutrition and Dietetics, die Vor- und Nachteile der 3D-gedruckten Lebensmitteltechnologie, wie 3D-gedruckte Lebensmittel im Vergleich zu den "normalen" Lebensmitteln, die wir essen, aussehen und wie die zukünftige Landschaft unserer Küchen aussieht.

Die Technologie des Lebensmitteldrucks gibt es, seit Lipsons Labor sie 2005 erstmals vorstellte, aber bisher war sie auf eine kleine Anzahl ungekochter Zutaten beschränkt, was zu Gerichten führte, die viele als wenig appetitlich empfinden. Blutingers Team durchbrach diese Beschränkung, indem es ein Gericht mit sieben Zutaten druckte, die in situ mit einem Laser gekocht wurden. Für die Arbeit haben die Forscher ein 3D-Drucksystem entwickelt, das Käsekuchen aus essbaren Lebensmitteltinten herstellt - darunter Erdnussbutter, Nutella und Erdbeermarmelade. Die Autoren stellen fest, dass der Präzisionsdruck von mehrschichtigen Lebensmitteln die Herstellung von individuell anpassbaren Lebensmitteln ermöglichen, die Lebensmittelsicherheit verbessern und den Nutzern eine einfachere Kontrolle des Nährstoffgehalts von Mahlzeiten ermöglichen könnte.

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"Da der 3D-Lebensmitteldruck noch in den Kinderschuhen steckt, braucht er ein Ökosystem aus unterstützenden Branchen wie Herstellern von Lebensmittelkartuschen, herunterladbaren Rezeptdateien und einer Umgebung, in der diese Rezepte erstellt und ausgetauscht werden können. Durch seine Anpassungsfähigkeit ist es besonders praktisch für den Markt für pflanzliches Fleisch, wo Textur und Geschmack sorgfältig formuliert werden müssen, um echtes Fleisch zu imitieren", so Blutinger.

Um das Potenzial des 3D-Lebensmitteldrucks zu demonstrieren, testete das Team verschiedene Käsekuchendesigns, die aus sieben Hauptzutaten bestanden: Graham Cracker, Erdnussbutter, Nutella, Bananenpüree, Erdbeermarmelade, Kirschtropfen und Glasur. Sie fanden heraus, dass das erfolgreichste Design einen Graham Cracker als Grundzutat für jede Schicht des Kuchens verwendete. Erdnussbutter und Nutella erwiesen sich als am besten geeignet, um die weicheren Zutaten - Banane und Marmelade - in "Pools" zu halten. Die Designs mit mehreren Zutaten entwickelten sich zu mehrschichtigen Strukturen, die ähnlichen Prinzipien wie Gebäudearchitekturen folgten; für einen erfolgreichen Schichtdruck mit mehreren Zutaten waren mehr Strukturelemente erforderlich, um weichere Substrate zu unterstützen.

"Wir haben ein enormes Problem mit dem niedrigen Nährstoffgehalt von verarbeiteten Lebensmitteln", sagte Cooper. "Der 3D-Lebensmitteldruck wird immer noch verarbeitete Lebensmittel hervorbringen, aber vielleicht ist der Silberstreif am Horizont für manche Menschen eine bessere Kontrolle und Anpassung der Ernährung - personalisierte Ernährung. Es könnte auch nützlich sein, um Lebensmittel für Menschen mit Schluckstörungen attraktiver zu machen, indem die Formen echter Lebensmittel mit der pürierten Textur nachgeahmt werden, die diese Patienten - allein in den USA sind es Millionen - benötigen."

Mit Hilfe des Laserkochens und des 3D-Lebensmitteldrucks könnten Köche Aromen und Texturen im Millimeterbereich lokalisieren und so neue Geschmackserlebnisse schaffen. Menschen mit Ernährungseinschränkungen, Eltern von Kleinkindern, Diätassistenten in Pflegeheimen und Sportler könnten diese personalisierten Techniken bei der Planung von Mahlzeiten sehr nützlich und bequem finden. Und da das System hochenergetisches, gezieltes Licht für eine hochauflösende, maßgeschneiderte Erwärmung verwendet, könnte das Kochen kostengünstiger und nachhaltiger werden.

"Die Studie unterstreicht auch, dass gedruckte Lebensmittelgerichte wahrscheinlich neuartige Zusammensetzungen und Strukturen erfordern, da die Lebensmittel auf unterschiedliche Weise 'zusammengesetzt' werden", so Lipson. "Es ist noch viel Arbeit nötig, um Daten zu sammeln, zu modellieren und diese Prozesse zu optimieren."

Blutinger fügte hinzu: "Und da nach der COVID-19-Pandemie die Lebensmittelsicherheit stärker in den Vordergrund rückt, könnten Lebensmittel, die mit weniger menschlichen Eingriffen zubereitet werden, das Risiko lebensmittelbedingter Erkrankungen und der Übertragung von Krankheiten verringern. Dies scheint ein Konzept zu sein, von dem wir alle profitieren."

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.