Insinyur makanan di Brasil dan Prancis mengembangkan gel berdasarkan pati yang dimodifikasi untuk digunakan sebagai “tinta” untuk membuat makanan dan bahan baru melalui manufaktur aditif. Kredit: Bianca C. Maniglia / USP
Insinyur makanan di Brasil dan Prancis mengembangkan gel berdasarkan pati yang dimodifikasi untuk digunakan sebagai “tinta” untuk membuat makanan dan bahan baru melalui manufaktur aditif.
Sudah dimungkinkan untuk memproduksi makanan dengan printer 3D, berpotensi menghasilkan produk yang sesuai dengan preferensi konsumen terkait rasa, tekstur, biaya, kenyamanan, dan nutrisi. Dalam waktu dekat, akan dimungkinkan untuk memproduksi makanan dengan bentuk, tekstur, rasa, dan warna yang dipersonalisasi yang dianggap menarik dan sehat untuk anak-anak dan orang tua, misalnya.
Sekelompok peneliti di Sekolah Tinggi Pertanian Luiz de Queiroz Universitas São Paulo (ESALQ-USP) di Brasil, bermitra dengan rekan-rekan di Prancis di Sekolah Tinggi Kedokteran Hewan Nantes Atlantic, Ilmu dan Teknik Pangan (Oniris) dan Institut Nasional untuk Penelitian on Agriculture, Food and Environment (INRAE), telah mengambil langkah untuk mencapai tujuan ini. Mereka sedang mengembangkan hidrogel berdasarkan pati yang dimodifikasi untuk digunakan sebagai “tinta” dalam pencetakan makanan 3D.
Hasil terbaru dari proyek tersebut, didukung oleh FAPESP, diterbitkan dalam jurnal Food Research International .
“Dalam beberapa tahun terakhir kami telah mengembangkan berbagai teknologi untuk memodifikasi pati dan memperoleh gel dengan karakteristik ideal untuk digunakan sebagai ‘tinta’ untuk menghasilkan makanan dengan pencetakan 3D,” Pedro Esteves Duarte Augusto, seorang profesor di ESALQ-USP dan peneliti utama untuk proyek tersebut, kepada Agência FAPESP.
Gel pertama yang diproduksi oleh para peneliti berbahan dasar pati singkong. Mereka sendiri mengembangkan metode yang digunakan untuk memodifikasi struktur dan sifat pati dengan ozon selama proyek sebelumnya juga didukung oleh FAPESP.
Mereka memproduksi ozon dengan mengalirkan listrik ke oksigen, menggelembungkan gas dalam wadah dengan campuran air dan pati singkong dalam suspensi, dan mengeringkan campuran tersebut dengan membuang airnya. Hasilnya adalah pati yang dimodifikasi.
Dengan berbagai aspek proses seperti konsentrasi ozon, suhu, dan waktu, mereka dapat memperoleh gel dengan sifat berbeda dalam hal konsistensi yang tepat untuk digunakan dalam pencetakan 3D.
“Kontrol kondisi memungkinkan kami mendapatkan gel yang lebih lemah untuk aplikasi lain dan gel yang lebih kencang yang ideal untuk pencetakan 3D karena mempertahankan bentuk struktur cetakan tanpa mengalir atau kehilangan kelembapan,” kata Augusto.
Dalam dua tahun terakhir, para peneliti telah mengembangkan metode modifikasi pati lainnya. Ini melibatkan pemanasan kering singkong dan tepung terigu dalam oven sambil mengontrol suhu dan waktu.
Dengan menggunakan metode baru, mereka juga dapat memperoleh gel berdasarkan pati yang dimodifikasi yang menunjukkan kemampuan cetak yang optimal, yang didefinisikan sebagai kemampuan untuk membuat objek 3D dengan pembuatan aditif (deposisi lapis demi lapis) dan untuk mempertahankan strukturnya setelah dicetak. Perlakuan panas kering juga memperluas kemungkinan tekstur sampel yang dicetak berdasarkan hidrogel pati gandum.
“Kami memperoleh hasil yang baik dengan kedua metode tersebut. Mereka sederhana, murah dan mudah diimplementasikan dalam skala industri,” kata Augusto.
Sampel gel berbasis singkong dan pati gandum dicetak di Oniris dan INRAE di Prancis melalui proyek pengembangan gel berbasis pati fungsional untuk pencetakan 3D yang didanai oleh badan inovasi regional Pays de la Loire di bawah program yang disebut “Makanan 4 besok”.
Melalui kemitraan dengan para ilmuwan Perancis, peneliti ESALQ-USP Bianca Chieregato Maniglia melakukan penelitian postdoctoral di Oniris dan INRAE, menerapkan teknik pemanasan ozon dan kering untuk menghasilkan gel berdasarkan singkong yang dimodifikasi dan pati gandum untuk pencetakan makanan 3D.
Teknik-teknik tersebut dikembangkan dengan kolaborasi peneliti lain di Process Engineering Research Group (Ge²P) ESALQ-USP.
“Pengalaman gabungan dari semua peneliti yang terlibat dalam proyek ini memungkinkan kami mendapatkan gel dengan kemampuan cetak yang lebih baik, menghasilkan makanan dengan bentuk, definisi, dan tekstur yang lebih baik, yang merupakan parameter penting untuk penerimaan produk,” kata Maniglia.
Bahan baru
Grup ESALQ-USP sekarang berencana untuk mempelajari metode modifikasi lain dan sumber untuk produksi gel pencetakan makanan 3D. ESALQ-USP baru saja membeli printer 3D, yang akan mereka gunakan untuk menghasilkan struktur yang dikembangkan dengan gel baru.
Gel berbahan dasar singkong dan pati gandum yang dimodifikasi dapat digunakan untuk mencetak hal-hal lain selain makanan, seperti produk biomedis termasuk kapsul obat dan nutraceuticals – makanan yang dirancang tidak hanya untuk memberi nutrisi tetapi juga untuk memberi manfaat kesehatan.
“Kami telah menunjukkan kelayakan produksi makanan dengan pencetakan 3D dan pembuatan bahan yang dibuat khusus. Sekarang kami berencana untuk memperpanjang aplikasi dan menguji bahan baku lainnya,” kata Augusto.
Referensi: “Perlakuan pemanasan kering: Alat potensial untuk meningkatkan sifat pati gandum untuk aplikasi pencetakan makanan 3D” oleh Bianca C. Maniglia,
Dâmaris C. Lima, Manoel da Matta Júnior, Anthony Oge, Patricia Le-Bail, Pedro ED Augusto dan Alain Le-Bail, 22 September 2020, Riset Pangan Internasional .
DOI: 10. 1016/j.foodres.2020.109731