Устройства для приготовления пищи, в которых используются трехмерные (3D) принтеры, лазеры или другие программно-управляемые процессы, могут вскоре заменить традиционные кухонные приборы, такие как духовки, плиты и микроволновые печи. Но захотят ли люди использовать 3D-принтер - даже такой красиво оформленный, как высококлассная кофеварка - на своих кухонных прилавках для точной калибровки микро-и макронутриентов, необходимых им для поддержания здоровья? Улучшит ли 3D-печать продуктов питания способы, которыми мы питаемся? Какие препятствия необходимо преодолеть, чтобы коммерциализировать такую технологию?
Инженеры-механики Колумбийского университета работают над решением этих проблем в лаборатории Creative Machines Lab профессора Хода Липсона. В новой статье Perspectives, опубликованной сегодня в npj Science of Food, ведущий автор Джонатан Блютингер, постдокторант лаборатории, исследует эти и другие вопросы, обсуждая с профессором Кристен Купер, диетологом Университета Пейс, преимущества и недостатки технологии 3D-печати продуктов питания, сравнение 3D-печати с "обычной" пищей, которую мы едим, и будущий ландшафт наших кухонь.
Технология печати продуктов питания существует с тех пор, как лаборатория Липсона впервые представила ее в 2005 году, но до сих пор она была ограничена небольшим количеством неприготовленных ингредиентов, в результате чего многие воспринимали ее как менее аппетитные блюда. Команда Блютингера отошла от этого ограничения, напечатав блюдо из семи ингредиентов, приготовленных на месте с помощью лазера. Для работы исследователи разработали систему 3D-печати, которая создает чизкейк из съедобных пищевых красок, включая арахисовое масло, Nutella и клубничный джем. Авторы отмечают, что точная печать многослойных продуктов питания может создать более настраиваемую пищу, повысить безопасность продуктов питания и позволить пользователям легче контролировать содержание питательных веществ в блюдах.
"Поскольку 3D-печать продуктов питания все еще является зарождающейся технологией, ей необходима экосистема поддерживающих отраслей, таких как производители пищевых картриджей, загружаемые файлы рецептов, а также среда, в которой можно создавать эти рецепты и обмениваться ими. Возможность индивидуальной настройки делает ее особенно практичной для рынка растительного мяса, где текстура и вкус должны быть тщательно разработаны, чтобы имитировать настоящее мясо", - сказал Блютингер.
Чтобы продемонстрировать потенциал 3D-печати продуктов питания, команда протестировала различные варианты чизкейков, состоящих из семи ключевых ингредиентов: крекер Грэм, арахисовое масло, Nutella, банановое пюре, клубничный джем, вишневая глазурь и глазурь. Они обнаружили, что в наиболее удачном дизайне в качестве основного ингредиента для каждого слоя торта использовался крекер Грэхем. Арахисовое масло и Nutella лучше всего подходят в качестве вспомогательных слоев, которые образуют "бассейны" для удержания более мягких ингредиентов: банана и джема. Многоингредиентные дизайны превратились в многоуровневые структуры, которые следовали принципам, схожим с архитектурой зданий; для успешного многоингредиентного слоеного отпечатка требовалось больше структурных элементов для поддержки более мягких основ.
"У нас есть огромная проблема с низкой питательной ценностью обработанных продуктов", - сказал Купер. "3D-печать продуктов питания по-прежнему будет производить обработанные продукты, но, возможно, положительным моментом станет для некоторых людей лучший контроль и адаптация питания - персонализированное питание. Это также может быть полезно для того, чтобы сделать пищу более привлекательной для людей с нарушениями глотания, имитируя формы настоящих продуктов с пюреобразной текстурой, которые требуются этим пациентам, которых в США миллионы".
Лазерная кулинария и 3D-печать продуктов питания могут позволить поварам локализовать вкусы и текстуры в миллиметровом масштабе для создания новых впечатлений от еды. Люди с ограничениями в питании, родители маленьких детей, диетологи домов престарелых и спортсмены могут найти эти персонализированные методы очень полезными и удобными при планировании питания. И, поскольку система использует высокоэнергетический направленный свет для индивидуального нагрева с высоким разрешением, приготовление пищи может стать более экономически эффективным и более устойчивым.
Исследование также подчеркивает, что для приготовления печатных блюд, скорее всего, потребуются новые составы и структуры ингредиентов из-за иного способа "сборки" пищи", - сказал Липсон. "Предстоит еще много работы по сбору данных, моделированию и оптимизации этих процессов".
Блютингер добавил: "И, поскольку после пандемии COVID-19 все больше внимания уделяется безопасности продуктов питания, продукты, приготовленные с меньшим участием человека, могут снизить риск заболеваний пищевого происхождения и передачи болезней. Это кажется беспроигрышной концепцией для всех нас".
