A medida que la población mundial continúa envejeciendo y creciendo, también se espera que la demanda de alimentos ricos en proteínas aumente al mismo tiempo. Esto también ha causado preocupación sobre el aumento de los gases de efecto invernadero, el consumo de tierra y agua asociado con la cría convencional de animales para la alimentación.

En algunas partes de África, Asia y América del Sur, la gente ya ha recurrido a fuentes alternativas de proteínas de insectos, plantas y algas para obtener alimentos sostenibles y ricos en nutrientes. Sin embargo, la idea de consumir insectos puede ser un concepto incómodo de digerir para el resto del mundo.

"La apariencia y el sabor de estas proteínas alternativas pueden resultar desconcertantes para muchos. Aquí es donde la versatilidad de la impresión 3D de alimentos se enfrenta al desafío, ya que puede transformar la forma en que se presentan los alimentos y superar la inercia de las inhibiciones del consumidor", explicó el Prof. Chua Chee Kai, coautor de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD).

Por ejemplo, los alimentos comúnmente conocidos como las zanahorias se pueden mezclar con proteínas alternativas como los grillos para producir un sabor más familiar para los consumidores. Esta mezcla de zanahorias y grillos se puede extruir con una impresora de alimentos 3D para crear un plato visualmente atractivo que atraiga los sentidos.

Sin embargo, se sabe que la combinación de diferentes tintas para alimentos y su optimización para la impresión de alimentos en 3D es una tarea laboriosa, ya que generalmente se realiza mediante un enfoque basado en prueba y error.

El profesor Chua y el equipo de SUTD colaboraron con investigadores del Hospital Khoo Teck Puat (KTPH) y la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China (UESTC) para diseñar un enfoque de ingeniería sistemática para incorporar de manera eficiente proteínas alternativas en tintas para alimentos. Usando este enfoque para la optimización de las tintas de proteína, el equipo de investigación minimizó el tiempo y los recursos al reducir las corridas experimentales.

En su estudio, 'Enfoque de ingeniería sistemática para la optimización de tinta alimentaria de impresión 3D fortificada con proteínas alternativas de múltiples componentes' que se publicó en Food Hydrocolloids , el equipo utilizó la técnica de ingeniería establecida, Metodología de superficie de respuesta, y la aplicó para su uso en la impresión de alimentos en 3D.

El profesor Yi Zhang, investigador principal de UESTC, explicó:"Las proteínas alternativas pueden convertirse en nuestra principal fuente de ingesta de proteínas en el futuro. Este estudio propone un enfoque de ingeniería sistemática para optimizar las tintas alimentarias, lo que permite creaciones y personalizaciones fáciles de visualmente agradables, sabrosas y alimentos nutricionalmente adecuados mejorados con proteínas alternativas. Esperamos que nuestro trabajo anime a los consumidores a comer más de estos alimentos desconocidos pero sostenibles".

El equipo de investigación utilizó el enfoque de diseño compuesto central para optimizar las formulaciones de tinta proteica con tres variables:polvo de zanahoria, proteínas y goma xantana. El polvo de zanahoria ayudó a proporcionar resistencia mecánica, así como sabor, nutrientes y color a las tintas formuladas.

Mientras tanto, experimentaron con proteínas alternativas como la soja, la espirulina, el grillo, las larvas de la mosca soldado negra y la sericina. Las tintas formuladas se probaron experimentalmente para la imprimibilidad 3D y la sinéresis con tintas optimizadas que lograron la máxima imprimibilidad y la mínima sinéresis.

Aakanksha Pant, autor correspondiente del artículo e investigador asociado de SUTD agregó que "este estudio de investigación también se puede generalizar para otros ingredientes alimentarios y la respuesta de las tintas alimentarias como la textura, la capacidad de impresión y la filtración de agua se pueden incluir para optimizar El enfoque del método de superficie de respuesta puede llevar a los investigadores a adoptar un método similar para optimizar las tintas alimentarias 3DFP que constituyen ingredientes alimentarios multicomponentes complejos".