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Des chercheurs créent des ingrédients pour produire des aliments par impression 3D

Publicado em 07 dezembro 2020

Des ingénieurs agroalimentaires au Brésil et en France ont développé des gels à base d’amidon modifié à utiliser comme «encre» pour fabriquer des aliments et de nouveaux matériaux par fabrication additive.

Il est déjà possible de produire des aliments avec une imprimante 3D, offrant potentiellement des produits qui correspondent aux préférences des consommateurs en matière de goût, de texture, de coût, de commodité et de nutrition. Dans un proche avenir, il sera possible de produire des aliments avec des formes, des textures, des saveurs et des couleurs personnalisées considérées comme attractives et saines pour les enfants et les personnes âgées, par exemple.

Un groupe de chercheurs du Collège d’agriculture Luiz de Queiroz de l’Université de São Paulo (ESALQ-USP) au Brésil, en partenariat avec des collègues français du Collège Atlantique de Médecine Vétérinaire, Science et Ingénierie Alimentaire de Nantes (Oniris) et l’Institut National de Recherche sur l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE), ont fait des progrès pour atteindre cet objectif. Ils développent des hydrogels à base d’amidon modifié pour une utilisation comme «encre» dans l’impression 3D d’aliments.

Les résultats récents du projet, soutenu par la FAPESP, sont publiés dans la revue Food Research International.

«Au cours des dernières années, nous avons développé différentes technologies pour modifier l’amidon et obtenir des gels aux caractéristiques idéales à utiliser comme« encre »pour produire des aliments par impression 3D,» Pedro Esteves Duarte Augusto, professeur à l’ESALQ-USP et chercheur principal pour le projet, a déclaré Agência FAPESP.

Les premiers gels produits par les chercheurs étaient à base d’amidon de manioc. Ils ont eux-mêmes développé la méthode utilisée pour modifier la structure et les propriétés de l’amidon avec l’ozone lors d’un précédent projet également soutenu par la FAPESP.

Ils ont produit de l’ozone en appliquant une décharge électrique à l’oxygène, ont fait barboter le gaz dans un récipient avec un mélange d’eau et d’amidon de manioc en suspension, et ont séché le mélange en éliminant l’eau. Le résultat était de l’amidon modifié.

En variant les aspects du processus tels que la concentration d’ozone, la température et le temps, ils ont pu obtenir des gels avec des propriétés différentes en termes de bonne consistance pour une utilisation dans l’impression 3D.

«Le contrôle des conditions nous a permis d’obtenir des gels plus faibles pour d’autres applications et des gels plus fermes qui sont idéaux pour l’impression 3D car ils conservent la forme de la structure imprimée sans couler ni perdre d’humidité», a déclaré Augusto.

Au cours des deux dernières années, les chercheurs ont développé une autre méthode de modification de l’amidon. Cela implique le chauffage à sec du manioc et de l’amidon de blé dans un four tout en contrôlant à la fois la température et le temps.

Grâce à la nouvelle méthode, ils ont également pu obtenir des gels à base d’amidon modifié qui présentaient une imprimabilité optimale, définie comme la capacité de fabriquer un objet 3D par fabrication additive (dépôt couche par couche) et de conserver sa structure une fois imprimée. Le traitement thermique sec a également étendu les possibilités de texture des échantillons imprimés à base d’hydrogels d’amidon de blé.

«Nous avons obtenu de bons résultats avec les deux méthodes. Ils sont simples, bon marché et faciles à mettre en œuvre à l’échelle industrielle », a déclaré Augusto.

Des échantillons de gel à base de manioc et d’amidon de blé ont été imprimés chez Oniris et INRAE ??en France via un projet de développement de gels fonctionnels à base d’amidon pour l’impression 3D financé par l’agence régionale d’innovation des Pays de la Loire dans le cadre d’un programme intitulé «Food 4 tomorrow».

Grâce au partenariat avec des scientifiques français, la chercheuse à l’ESALQ-USP Bianca Chieregato Maniglia a mené des recherches postdoctorales à Oniris et à l’INRAE, appliquant les techniques d’ozone et de chauffage à sec pour produire des gels à base de manioc modifié et d’amidon de blé pour l’impression 3D d’aliments.

Les techniques ont été développées avec la collaboration d’autres chercheurs du Groupe de recherche en génie des procédés (Ge²P) de l’ESALQ-USP.

«L’expérience combinée de tous les chercheurs impliqués dans le projet nous a permis d’obtenir des gels avec une meilleure imprimabilité, résultant en des aliments avec une meilleure forme, définition et texture, qui sont des paramètres essentiels pour l’acceptabilité des produits», a déclaré Maniglia.

Ingrédients nouveaux

Le groupe ESALQ-USP envisage désormais d’étudier d’autres méthodes de modification et sources pour la production de gels d’impression 3D alimentaire. ESALQ-USP a récemment acheté une imprimante 3D, qu’elle utilisera pour produire les structures développées avec les nouveaux gels.

Les gels à base de manioc modifié et d’amidon de blé peuvent être utilisés pour imprimer d’autres choses en dehors de la nourriture, comme des produits biomédicaux, y compris des capsules de médicaments et des nutraceutiques – des aliments conçus non seulement pour nourrir mais aussi pour conférer des avantages pour la santé.

«Nous avons démontré la faisabilité de la production alimentaire par impression 3D et fabrication d’ingrédients sur mesure. Nous prévoyons maintenant d’étendre les applications et de tester d’autres matières premières », a déclaré Augusto.

Référence: «Traitement par chauffage à sec: un outil potentiel pour améliorer les propriétés de l’amidon de blé pour une application d’impression 3D alimentaire» par Bianca C. Maniglia,

Dâmaris C. Lima, Manoel da Matta Júnior, Anthony Oge, Patricia Le-Bail, Pedro E.D. Augusto et Alain Le-Bail, 22 septembre 2020, Food Research International.

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