Китайские ученые создали десять смесей на основе соевого белка и глютена и проанализировали, какой состав лучше подойдет для печати растительного мяса на 3D-принтере. Результаты экспериментов, опубликованные в журнале ACS Food Science & Technology, показали, что какао-масло и эмульгатор Твин-80 лучше всего подходят для улучшения точности печати и стабильности готовых изделий.

Идея производить растительное мясо появилась давно. Употребление в пищу мяса неэтично по отношению к животным, а животноводство является основным источником выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве. Альтернативой обычному мясу может стать «мясо из пробирки», которое выращивают искусственным путем из стволовых клеток животных. Однако пока производство такого мяса оставляет даже больший углеродный след, чем животноводство.

Другим аналогом обычного мяса является растительное мясо. Ученые давно исследуют мясные продукты, раскладывают их на составляющие и для каждого элемента подбирают альтернативу растительного происхождения. Производство такого мяса требует меньше водных и земельных ресурсов и имеет более низкие выбросы углерода в сравнении с животноводством.

В последнее время технологиям 3D-печати стали уделять большое внимание в пищевой промышленности, в том числе в производстве растительного мяса. 3D-печать позволяет создавать съедобные объекты различной геометрии и дизайна с небольшим количеством отходов.

Среди технологий 3D-печати для пищевых продуктов чаще всего используется метод экструзионной печати, в основе которого лежит выдавливание нагретого расходного материала с последовательным формированием готового изделия. В производстве растительного мяса часто используют соевый белок и пшеничный глютен, которые позволяют имитировать структуру мяса. Но их использование для 3D-печати до сих пор подробно не рассматривалось.

Состав смесей для 3D-печати Songbai Liu and Shanshan Wang / ACS Food Science & Technology, 2021

Сонбай Лю (Songbai Liu) и Шаншан Ван (Shanshan Wang) из департамента пищевых наук и питания Чжэцзянского университета изучили возможность создания аналогов мяса на основе соевого белка и глютена при помощи 3D-печати.

Ученые создали десять вариантов смесей, меняя пропорции и ингредиенты. В качестве связующего вещества они использовали пшеничный, кукурузный или картофельный крахмал, а для придания мясного вкуса добавили порошок грибов шиитаке. Чтобы повысить текучесть и формуемость материала ученые добавили масло какао, температура плавления которого немного выше температуры окружающей среды (34–38 градусов Цельсия) и эмульгатор Твин-80.

Чувствительное к нагреванию масло какао сделало тесто более текучим при печати, но при комнатной температуре масло затвердевало, позволяя материалу сохранять напечатанную форму.

Однако предложенный учеными состав растительного мяса подойдет не всем, например, такое мясо не смогут есть люди с аллергией на пшеничный глютен или сою. Исследователи попытались заменить соевый белок на гороховый белок, но полученное изделие оказалось слишком мягким, предположительно из-за более низкой водоудерживающей способности горохового белка.

Изделия различного состава, напечатанные при различных температурах (образцы a-f соответствуют составам 1–5 и 8; образцы а1-а3 были предварительно нагреты и напечатаны при 60, 45 и 30 градусах Цельсия соответственно) / Songbai Liu and Shanshan Wang / ACS Food Science & Technology, 2021

Состав смесей ученые оценивали по точности печати и по тому, насколько хорошо готовое изделие держало свою форму. Смеси 1 и 2 из пшеничного крахмала обеспечили печать с точностью 85–100 процентов по длине, ширине и высоте. А температура 60 градусов Цельсия при печати обеспечила наилучшую текучесть теста и формуемость отпечатанных образцов. Ученые также изучили текстуру и микроструктуру изделий с помощью флуоресцентной и сканирующей электронной микроскопии и пришли к выводу, что взаимодействие соевого белка и глютена позволило создать волокнистую структуру, похожую на мясо.