3D打印具有“最佳口感”的巧克力！

2022年4月22日，南極熊獲悉，來(lái)自阿姆斯特丹大學(xué)、烏得勒支大學(xué)、代爾夫特理工大學(xué)和聯(lián)合利華的創(chuàng)新中心（ University of Amsterdam, Utrecht University, TU Delft and Unilever’s Innovation Centre ）的研究者們利用3D打印制作了口感極佳的巧克力，讓我們來(lái)看看他們的研究吧。



在介紹他們的研究前，南極熊不得不介紹一個(gè)概念，這就是“超材料”，超材料往往可以顯示出不尋常的卓越特性，這些特性源于科學(xué)家們精心設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，而不是組成蹭分。超材料已經(jīng)應(yīng)用到大片的科學(xué)領(lǐng)域，包括電磁學(xué)和機(jī)械學(xué)。在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一類可食用的機(jī)械超材料，這種材料具有一定的斷裂特性，可以控制咀嚼口感，這聽起來(lái)是不是很神奇？

科學(xué)家們以巧克力為模型材料，首先創(chuàng)建和控制了斷裂的各向異性和裂縫的數(shù)量，并證明這些特性能夠在口感體驗(yàn)中被捕捉到。從而進(jìn)一步利用拓?fù)鋬?yōu)化合理地設(shè)計(jì)具有最大各向異性斷裂強(qiáng)度的可食用超材料，并利用3D打印技術(shù)將他們制造出來(lái)。他們的工作為使用超材料控制斷裂強(qiáng)度和加強(qiáng)人與超材料的聯(lián)系開辟了新途徑。該團(tuán)隊(duì)表示，在未來(lái)，它還可用于改善其他食物的“口感體驗(yàn)”。


△該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)有可能制造出可食用的“機(jī)械超材料”，其裂紋數(shù)量可調(diào)。圖片來(lái)自軟物質(zhì)雜志。

探索“機(jī)械超材料”
“口感體驗(yàn)”能夠控制食物的味道、質(zhì)地和整體感官體驗(yàn)，對(duì)于使它們具有吸引力至關(guān)重要。正因?yàn)樽非蟆翱诟畜w驗(yàn)佳”，人們?cè)谌粘Ｉ�活中往往�?huì)主動(dòng)吃日常，如湯、酸奶和餅干，而不太會(huì)更主動(dòng)地吃更健康或無(wú)肉的食物的問題（這就是“口感不佳”）。 控制感覺體驗(yàn)是設(shè)計(jì)食品的一個(gè)重要課題，而且使用3D打印是直接制造食品質(zhì)地的一個(gè)有前途的途徑，但使用機(jī)械超材料來(lái)調(diào)節(jié)口感的做法此前還沒有被研究過(guò)。

為了使食物更美味，越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)室、初創(chuàng)企業(yè)和研究小組開始嘗試通過(guò)3D打印來(lái)制造它們。2021年，MeaTech 利用3D生物打印打印技術(shù)，制作了一塊 3.67 盎司的牛排。近日，新加坡科技與設(shè)計(jì)大學(xué)(SUTD) 的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種用富含蛋白質(zhì)的豆渣進(jìn)行3D打印的方法。

但此報(bào)道中的研究?jī)?nèi)容的獨(dú)特性在于“機(jī)械超材料”。之前的研究發(fā)現(xiàn)，這些人造材料具有形狀變化可控的特性，這使得它們具有成為可調(diào)斷裂和強(qiáng)度質(zhì)量的新型材料的潛力。


△科學(xué)家們的 3D 打印巧克力設(shè)計(jì)。圖片來(lái)自軟物質(zhì)雜志。

通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化獲得更美味的食物
科學(xué)家們利用機(jī)械超材料制作了螺旋形的結(jié)構(gòu)，他們發(fā)現(xiàn)通過(guò)調(diào)整層數(shù)（裂縫數(shù)量），可以獲得不同的斷裂性能。并且將這些食物喂給10名味覺測(cè)試人員時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還觀察到，具有多層螺旋形的巧克力在被咀嚼時(shí)會(huì)對(duì)口感體驗(yàn)有積極作用。

△螺旋形結(jié)構(gòu)

在確定了機(jī)械超材料能夠影響用餐者的口感體驗(yàn)后，研究人員進(jìn)一步使用拓?fù)渌惴▌?chuàng)建“最大各向異性結(jié)構(gòu)”，易獲得”最佳口感“。他們利用了ETEC 3D Bioplotter 平臺(tái)進(jìn)行巧克力打印，所使用的材料是，證明優(yōu)化形狀可以“控制口感感官體驗(yàn)”，為使用可食用超材料設(shè)計(jì)口感和斷裂特性的拓?fù)湓O(shè)計(jì)開辟了途徑。


△3D打印的巧克力“迷宮蛋糕”。照片來(lái)自 byFlow。

3D打印食物
● SUTD研究人員提出了一種3D 打印牛奶甜點(diǎn)的方法，并用它制造不同含量的巧克力、糖漿和椰子餡的甜點(diǎn)。

● 食品3D打印機(jī)制造商byFlow通過(guò)3D打印個(gè)性化巧克力展示了其專利打印頭的能力。該技術(shù)在2021 年全球 50 家最佳餐廳頒獎(jiǎng)典禮上展示，主要通過(guò)平衡打印頭不同區(qū)域的溫度與環(huán)境條件確保一致的食品打印結(jié)果。

●哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家們3D打印多種食物混合物，改變菜肴的味道。

論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2022/sm/d1sm01761f