Корейские ученые придумали новый способ трехмерной печати еды — для производства «чернил» в этом случае используется метод криогенного размалывания сырья. Новая технология позволяет получать пищевые продукты с нужным содержанием питательных веществ, с заданной текстурой и контролируемой скоростью переваривания, рассказали авторы метода на конференции Experimental Biology 2018.
Использование передовых научных подходов — обычное дело в современной пищевой промышленности. Например, методы молекулярной кухни, которые основаны на использовании физико-химических процессов, происходящих во время приготовления пищи, используются в гастрономии еще с середины прошлого века. Иногда улучшить вкус еды удается и с помощью довольно простых математических подходов. Одним из наиболее перспективных методов для получения еды с заданными свойствами — содержанием необходимых для конкретного человека питательных веществ, вкусом, запахом или текстурой — считается 3D-печать. Например, недавно ученые разработали метод печати кофейной пенки с помощью 3D-принтера. Тем не менее, пока возможности производства еды с помощью 3D-печати ограничены: таким образом можно получать только отдельные продукты, которые при этом получаются не слишком вкусными, не очень похожими на настоящую еду
Чтобы расширить возможности 3D-печати в пищевой промышленности, группа корейских ученых под руководством Ри Чжин-Ку (Jin-Kyu Rhee) из Женского университета Ихва разработала и создала систему печати еды, которая позволяет точно контролировать и состав, и текстуру получаемой пищи. Технология состоит из нескольких основных стадий. Главное нововведение ученых — использование на первом этапе криогенного размалывания, с помощью которого из продуктов при температуре около −100 градусов Цельсия получают микрочастицы, состоящие из углеводов и белков. Точный состав и свойства этих аморфных микрочастиц можно потом контролировать с помощью перекристаллизации в различных условиях.
После этого порошки, состоящие из таких углеводно-белковых частиц, соединяются со связывающим полимерным веществом, и из полученной смеси с помощью 3D-печати получают пористую пленку заданной формы. С помощью послойной печати и полимеризации из массива таких пленок затем собираются пищевые блоки, у которых точно заданы форма, внутренняя пористая структура и содержание в них питательных веществ.
Автор отмечает, что за счет пористой структуры напечатанных материалов можно менять как поверхностную, так и внутреннюю текстуру полученных продуктов, делая ее близкой к текстуре настоящей еды. По их словам, основное достоинство технологии заключается в том, что с помощью нее можно варьировать не только содержание в полученных пищевых продуктах питательных веществ, но и за счет управления текстурой продуктов контролировать скорость переваривания напечатанной пищи и всасывания питательных веществ в желудке. Ри отмечает, что в будущем эта технология может быть использована как для промышленного производства пищевых продуктов, так и в домашних условиях.
Используемые в пищевой промышленности вещества применяются в качестве материала для 3D-печати не только непосредственно при печати еды, но иногда помогают получать и сложные функциональные материалы. Например, недавно ученые предложили использовать пищевую добавку E401 в качестве фоточувствительных чернил для получения биосовместимых разрушаемых трехмерных структур, которые затем могут использоваться в качестве каркасов для печати других объектов.
Александр Дубов
Китайские ученые создали прототип биопринтера, который может лечить дефекты стенки желудка, печатая на ней изнутри «заплатки» гидрогелями, содержащими клетки соответствующих тканей. Он доставляется внутрь желудка по пищеводу подобно эндоскопу, а затем раскрывает сложенные части и начинает наносить слои гидрогелей. Авторы разработки показали работу биопринтера на модели желудка, напечатав на ее внутренней поверхности слои из клеток эпителия и гладкой мускулатуры. Статья опубликована в журнале Biofabrication.