Científicos crean ingredientes para inaugurar la era de las comidas producidas en impresoras 3D

Un grupo de investigadores de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP), en Brasil, en colaboración con pares de la Ecole Nationale Vétérinaire Agroalimentaire et de l’Alimentation Nantes Atlantique (Oniris) y del Institut National de la Recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE), de Francia, está avanzando en la factibilidad de esa idea. Los científicos desarrollaron geles a base de almidones modificados que pueden aplicarse como “tintas” para la fabricación de alimentos mediante impresión 3D.

Los resultados más recientes del proyecto, que cuenta con el apoyo de la FAPESP, se publicaron en la revista Food Research International.

“En el transcurso de los últimos años hemos venido desarrollando distintas tecnologías tendientes a la modificación de almidones y la obtención de geles con las características ideales para su empleo como ‘tintas’ destinadas a la producción de alimentos mediante impresión 3D”, le dijo a Agência FAPESP Pedro Esteves Duarte Augusto, coordinador del proyecto.

Los primeros geles que los investigadores elaboraron en el marco de un proyecto anterior estaban hechos a base de almidón de mandioca. Para obtenerlos, desarrollaron y utilizaron inicialmente un método de modificación de la estructura y de las propiedades de los almidones de la planta con ozono.

Este método consiste en la aplicación de una descarga eléctrica en el oxígeno para producir ozono. Se burbujea entonces el gas en un recipiente con una mezcla de agua y almidón de mandioca en suspensión. Luego se seca la mezcla para retirarla del agua y para la obtención del almidón modificado.

Al variar las condiciones del proceso mediante la concentración de ozono, modificando la temperatura y el tiempo, fue posible obtener geles con propiedades distintas de consistencia apropiadas para la impresión.

“Al controlar las condiciones del proceso, logramos obtener tanto geles más débiles, que son más interesantes para otras aplicaciones, como geles más firmes, ideales para la impresión 3D, pues mantienen la forma de la estructura impresa, sin escurrirse ni perder agua”, afirma Esteves Duarte Augusto.

En los últimos dos años, los investigadores desarrollaron otro método de modificación de las propiedades de los almidones mediante el calentamiento en seco: se calientan almidones de mandioca y de trigo en un horno con temperatura y tiempo controlados.

Con este nuevo método también fue posible obtener geles a base de almidones modificados de mandioca y de trigo con un buen rendimiento de impresión, que se mide según la capacidad de formar un objeto 3D por deposición capa por capa y de mantener su estructura una vez impreso. La nueva técnica también permitió expandir las posibilidades de textura de las muestras impresas con gel de almidón de trigo.

“Obtuvimos buenos resultados con ambos métodos, que poseen las ventajas de ser sencillos, baratos y de fácil implementación a escala industrial”, remarca Esteves Duarte Augusto.

Las muestras de gel de almidón de mandioca y de trigo se imprimieron en la Oniris y en el INRAE, en Francia, en el marco de un proyecto orientado al desarrollo de geles para la impresión 3D a base de almidones funcionales financiado por la región francesa de Pays de la Loire por medio de un programa denominado “Food 4 tomorrow”.

Merced a la colaboración con los franceses, la investigadora de la Esalq-USP Bianca Chieregato Maniglia llevó adelante su posdoctorado en la Oniris y en el INRAE, donde pudo aplicar las técnicas de modificación de almidón de mandioca y de trigo con ozono y mediante tratamiento térmico en seco en la obtención de geles para la impresión 3D de alimentos.

Estas técnicas se desarrollaron en colaboración con otros investigadores vinculados al Grupo de Estudios en Ingeniería de Procesos (Ge²P) de la Esalq-USP.

“Aunamos la experiencia de todos los investigadores participantes en el proyecto y logramos obtener geles con una mejor calidad de impresión, que resultaron en alimentos con mejor forma, mejor definición y mejor textura, los parámetros esenciales para la aceptabilidad del producto”, afirmó Chieregato Maniglia.

Nuevos ingredientes

Los investigadores de la Esalq-USP pretenden ahora estudiar otros métodos de modificación y fuentes para la producción de geles destinados a la impresión 3D de alimentos.

Con la reciente adquisición de una impresora 3D en la Esalq-USP, será posible imprimir las estructuras desarrolladas con los nuevos geles también en la institución.

“En razón de la pandemia del COVID-19, no logramos ni siquiera sacar la impresora de su embalaje. Pero la idea ahora, con el retorno de las actividades, y con el regreso de Bianca a la Esalq, consiste en hacer las impresiones con los geles también acá”, dijo Esteves Duarte Augusto.

Los geles con almidones modificados de mandioca y de trigo pueden utilizarse como base para la impresión de alimentos tales como postres. Pero el objetivo de los investigadores apunta a extenderlos a aplicaciones en áreas como la biomédica, para producir cápsulas de medicamentos o alimentos con ingredientes con la función no solamente de nutrir sino también de aportar beneficios a la salud, que son los llamados nutracéuticos.

“Logramos demostrar la viabilidad de la idea de elaborar alimentos mediante impresión 3D y obtener ingredientes tailor-made [hechos a medida]. La idea hora es expandir las aplicaciones y poner a prueba otras materias primas”, afirmó Augusto.

Un grupo de investigadores de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP), en Brasil, en colaboración con pares de la Ecole Nationale Vétérinaire Agroalimentaire et de l’Alimentation Nantes Atlantique (Oniris) y del Institut National de la Recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE), de Francia, está avanzando en la factibilidad de esa idea. Los científicos desarrollaron geles a base de almidones modificados que pueden aplicarse como “tintas” para la fabricación de alimentos mediante impresión 3D.

Los resultados más recientes del proyecto, que cuenta con el apoyo de la FAPESP, se publicaron en la revista Food Research International.

“En el transcurso de los últimos años hemos venido desarrollando distintas tecnologías tendientes a la modificación de almidones y la obtención de geles con las características ideales para su empleo como ‘tintas’ destinadas a la producción de alimentos mediante impresión 3D”, le dijo a Agência FAPESP Pedro Esteves Duarte Augusto, coordinador del proyecto.

Los primeros geles que los investigadores elaboraron en el marco de un proyecto anterior estaban hechos a base de almidón de mandioca. Para obtenerlos, desarrollaron y utilizaron inicialmente un método de modificación de la estructura y de las propiedades de los almidones de la planta con ozono.

Este método consiste en la aplicación de una descarga eléctrica en el oxígeno para producir ozono. Se burbujea entonces el gas en un recipiente con una mezcla de agua y almidón de mandioca en suspensión. Luego se seca la mezcla para retirarla del agua y para la obtención del almidón modificado.

Al variar las condiciones del proceso mediante la concentración de ozono, modificando la temperatura y el tiempo, fue posible obtener geles con propiedades distintas de consistencia apropiadas para la impresión.

“Al controlar las condiciones del proceso, logramos obtener tanto geles más débiles, que son más interesantes para otras aplicaciones, como geles más firmes, ideales para la impresión 3D, pues mantienen la forma de la estructura impresa, sin escurrirse ni perder agua”, afirma Esteves Duarte Augusto.

En los últimos dos años, los investigadores desarrollaron otro método de modificación de las propiedades de los almidones mediante el calentamiento en seco: se calientan almidones de mandioca y de trigo en un horno con temperatura y tiempo controlados.

Con este nuevo método también fue posible obtener geles a base de almidones modificados de mandioca y de trigo con un buen rendimiento de impresión, que se mide según la capacidad de formar un objeto 3D por deposición capa por capa y de mantener su estructura una vez impreso. La nueva técnica también permitió expandir las posibilidades de textura de las muestras impresas con gel de almidón de trigo.

“Obtuvimos buenos resultados con ambos métodos, que poseen las ventajas de ser sencillos, baratos y de fácil implementación a escala industrial”, remarca Esteves Duarte Augusto.

Las muestras de gel de almidón de mandioca y de trigo se imprimieron en la Oniris y en el INRAE, en Francia, en el marco de un proyecto orientado al desarrollo de geles para la impresión 3D a base de almidones funcionales financiado por la región francesa de Pays de la Loire por medio de un programa denominado “Food 4 tomorrow”.

Merced a la colaboración con los franceses, la investigadora de la Esalq-USP Bianca Chieregato Maniglia llevó adelante su posdoctorado en la Oniris y en el INRAE, donde pudo aplicar las técnicas de modificación de almidón de mandioca y de trigo con ozono y mediante tratamiento térmico en seco en la obtención de geles para la impresión 3D de alimentos.

Estas técnicas se desarrollaron en colaboración con otros investigadores vinculados al Grupo de Estudios en Ingeniería de Procesos (Ge²P) de la Esalq-USP.

“Aunamos la experiencia de todos los investigadores participantes en el proyecto y logramos obtener geles con una mejor calidad de impresión, que resultaron en alimentos con mejor forma, mejor definición y mejor textura, los parámetros esenciales para la aceptabilidad del producto”, afirmó Chieregato Maniglia.

Nuevos ingredientes

Los investigadores de la Esalq-USP pretenden ahora estudiar otros métodos de modificación y fuentes para la producción de geles destinados a la impresión 3D de alimentos.

Con la reciente adquisición de una impresora 3D en la Esalq-USP, será posible imprimir las estructuras desarrolladas con los nuevos geles también en la institución.

“En razón de la pandemia del COVID-19, no logramos ni siquiera sacar la impresora de su embalaje. Pero la idea ahora, con el retorno de las actividades, y con el regreso de Bianca a la Esalq, consiste en hacer las impresiones con los geles también acá”, dijo Esteves Duarte Augusto.

Los geles con almidones modificados de mandioca y de trigo pueden utilizarse como base para la impresión de alimentos tales como postres. Pero el objetivo de los investigadores apunta a extenderlos a aplicaciones en áreas como la biomédica, para producir cápsulas de medicamentos o alimentos con ingredientes con la función no solamente de nutrir sino también de aportar beneficios a la salud, que son los llamados nutracéuticos.

“Logramos demostrar la viabilidad de la idea de elaborar alimentos mediante impresión 3D y obtener ingredientes tailor-made [hechos a medida]. La idea hora es expandir las aplicaciones y poner a prueba otras materias primas”, afirmó Augusto.