科學家與聯合利華使用3D打印開發(fā)口感更好的巧克力

來源：格物者


來自阿姆斯特丹大學、烏得勒支大學、代爾夫特理工大學和聯合利華的創(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，這些特性源于科學家們精心設計的結構，而不是組成蹭分。超材料已經應用到大片的科學領域，包括電磁學和機械學。在這項研究中，科學家們設計了一類可食用的機械超材料，這種材料具有一定的斷裂特性，可以控制咀嚼口感，這聽起來是不是很神奇？

科學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量，并證明這些特性能夠在口感體驗中被捕捉到。從而進一步利用

拓撲優(yōu)化
合理地設計具有最大各向異性斷裂強度的可食用超材料，并利用3D打印技術將他們制造出來。他們的工作為使用超材料控制斷裂強度和加強人與超材料的聯系開辟了新途徑。該團隊表示，在未來，它還可用于改善其他食物的“口感體驗”。

△該團隊發(fā)現有可能制造出可食用的“機械超材料”，其裂紋數量可調。圖片來自軟物質雜志。

探索“機械超材料”“口感體驗”能夠控制食物的味道、質地和整體感官體驗，對于使它們具有吸引力至關重要。正因為追求“口感體驗佳”，人們在日常生活中往往會主動吃日常，如湯、酸奶和餅干，而不太會更主動地吃更健康或無肉的食物的問題（這就是“口感不佳”）。 控制感覺體驗是設計食品的一個重要課題，而且使用3D打印是直接制造食品質地的一個有前途的途徑，但使用機械超材料來調節(jié)口感的做法此前還沒有被研究過。

為了使食物更美味，越來越多的實驗室、初創(chuàng)企業(yè)和研究小組開始嘗試通過3D打印來制造它們。2021年，MeaTech 利用3D生物打印打印技術，制作了一塊 3.67 盎司的牛排。近日，新加坡科技與設計大學(SUTD) 的團隊開發(fā)了一種用富含蛋白質的豆渣進行3D打印的方法。

但此報道中的研究內容的獨特性在于“機械超材料”。之前的研究發(fā)現，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斷裂和強度質量的新型材料的潛力。

△科學家們的 3D 打印巧克力設計。圖片來自軟物質雜志。

通過拓撲優(yōu)化獲得更美味的食物科學家們利用機械超材料制作了螺旋形的結構，他們發(fā)現通過調整層數（裂縫數量），可以獲得不同的斷裂性能。并且將這些食物喂給10名味覺測試人員時，該團隊還觀察到，具有多層螺旋形的巧克力在被咀嚼時會對口感體驗有積極作用。

△螺旋形結構

在確定了機械超材料能夠影響用餐者的口感體驗后，研究人員進一步使用拓撲算法創(chuàng)建“最大各向異性結構”，易獲得”最佳口感“。他們利用了ETEC 3D Bioplotter 平臺進行巧克力打印，所使用的材料是，證明優(yōu)化形狀可以“控制口感感官體驗”，為使用可食用超材料設計口感和斷裂特性的拓撲設計開辟了途徑。

△3D打印的巧克力“迷宮蛋糕”。照片來自 byFlow。

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

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