Alors que la population mondiale continue de vieillir et de croître, la demande d'aliments riches en protéines devrait également augmenter simultanément. Cela a également suscité des inquiétudes quant à l'augmentation des gaz à effet de serre, de la consommation de terres et d'eau associée à l'élevage conventionnel d'animaux destinés à l'alimentation.

Dans certaines régions d'Afrique, d'Asie et d'Amérique du Sud, les gens se tournent déjà vers des sources alternatives de protéines provenant d'insectes, de plantes et d'algues pour une alimentation durable et riche en nutriments. Cependant, l'idée de consommer des insectes pourrait être un concept inconfortable à digérer pour le reste du monde.

"L'apparence et le goût de ces protéines alternatives peuvent être déconcertants pour beaucoup. C'est là que la polyvalence de l'impression alimentaire 3D relève le défi car elle peut transformer la manière dont les aliments sont présentés et surmonter l'inertie des inhibitions des consommateurs", a expliqué le professeur Chua Chee Kai, co-auteur de l'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD).

Par exemple, des aliments communément connus comme les carottes peuvent être mélangés avec des protéines alternatives telles que les grillons pour produire un goût plus familier pour les consommateurs. Ce mélange de carottes et de grillons peut ensuite être extrudé par une imprimante alimentaire 3D pour créer un plat visuellement attrayant qui ferait appel aux sens.

Cependant, la combinaison de différentes encres alimentaires et leur optimisation pour l'impression 3D alimentaire est connue pour être une tâche laborieuse car elle est généralement effectuée à l'aide d'une approche basée sur les essais et les erreurs.

Le professeur Chua et l'équipe de SUTD ont collaboré avec des chercheurs de l'hôpital Khoo Teck Puat (KTPH) et de l'Université des sciences et technologies électroniques de Chine (UESTC) pour concevoir une approche d'ingénierie systématique permettant d'incorporer efficacement des protéines alternatives dans les encres alimentaires. En utilisant cette approche pour l'optimisation des encres protéinées, l'équipe de recherche a minimisé le temps et les ressources en réduisant les cycles expérimentaux.

Dans leur étude, "Approche d'ingénierie systématique pour l'optimisation de l'encre alimentaire d'impression 3D alternative enrichie en protéines" qui a été publiée dans Hydrocolloïdes alimentaires , l'équipe a utilisé la technique d'ingénierie établie, Response Surface Methodology, et l'a appliquée à l'impression 3D alimentaire.

Le professeur Yi Zhang, chercheur principal de l'UESTC, a expliqué :"Les protéines alternatives pourraient devenir notre principale source d'apport en protéines à l'avenir. Cette étude propose une approche d'ingénierie systématique d'optimisation des encres alimentaires, permettant ainsi des créations et des personnalisations faciles d'images visuellement agréables, savoureuses et des aliments nutritionnellement adéquats enrichis de protéines alternatives. Nous espérons que notre travail encouragera les consommateurs à manger davantage de ces aliments peu familiers, mais durables."

L'équipe de recherche a utilisé l'approche de conception composite centrale pour optimiser les formulations d'encre protéinée ayant trois variables :la poudre de carotte, les protéines et la gomme de xanthane. La poudre de carotte a aidé à fournir une résistance mécanique ainsi que du goût, des nutriments et de la couleur aux encres formulées.

Pendant ce temps, ils ont expérimenté des protéines alternatives telles que le soja, la spiruline, le cricket, les larves de mouche soldat noire et la séricine. Les encres formulées ont été testées expérimentalement pour l'imprimabilité 3D et la synérèse avec des encres optimisées pour une imprimabilité maximale et une synérèse minimale.

Aakanksha Pant, auteur correspondant de l'article et associé de recherche de SUTD, a ajouté que "cette étude de recherche peut également être généralisée pour d'autres ingrédients alimentaires et la réponse des encres alimentaires comme la texture, l'imprimabilité, l'infiltration d'eau peut être incluse pour l'optimisation L'approche de la méthode de surface de réponse peut amener les chercheurs à adopter une méthode similaire pour optimiser les encres alimentaires 3DFP constituant des ingrédients alimentaires multicomposants complexes.