I takt med att den globala befolkningen fortsätter att åldras och växa, förväntas också efterfrågan på proteinrik mat öka samtidigt. Detta har också orsakat oro för att öka växthusgaser, mark- och vattenförbrukning i samband med konventionell uppfödning av djur för mat.

I vissa delar av Afrika, Asien och Sydamerika har människor redan vänt sig till alternativa proteinkällor från insekter, växter och alger för hållbar, näringsrik mat. Men tanken på att konsumera insekter kan vara ett obekvämt koncept att smälta för resten av världen.

"Utseendet och smaken av sådana alternativa proteiner kan vara oroande för många. Det är här mångsidigheten i 3D-matutskrift tar sig an utmaningen eftersom det kan förändra sättet på vilket mat presenteras och övervinna trögheten hos konsumenthämningar", förklarade prof. Chua Chee Kai, medförfattare från Singapore University of Technology and Design (SUTD).

Till exempel kan allmänt kända livsmedel som morötter blandas med alternativa proteiner som syrsor för att ge konsumenterna en mer bekant smak. Denna blandning av morötter och syrsor kan sedan extruderas av en 3D-matskrivare för att skapa en visuellt tilltalande maträtt som skulle tilltala sinnena.

Men att kombinera olika matbläck och optimera det för 3D-matutskrift är känt för att vara en mödosam uppgift eftersom det vanligtvis görs med hjälp av ett försök och fel-baserat tillvägagångssätt.

Prof Chua och team från SUTD samarbetade med forskare från Khoo Teck Puat Hospital (KTPH) och University of Electronic Science and Technology of China (UESTC) för att ta fram en systematisk ingenjörsmetod för att effektivt införliva alternativa proteiner i matbläck. Genom att använda detta tillvägagångssätt för optimering av proteinbläck, minimerade forskargruppen tid och resurser genom att minska experimentella körningar.

I deras studie, 'Systematic Engineering approach for optimization of multi-component alternativ proteinberikad 3D-printing food Ink' som publicerades i Food Hydrocolloids , använde teamet den etablerade ingenjörstekniken, Response Surface Methodology, och använde den för användning i 3D-matutskrift.

Prof Yi Zhang, chefsutredare från UESTC förklarade:"Alternativa proteiner kan bli vår främsta källa för proteinintag i framtiden. Denna studie föreslår ett systematiskt tekniskt tillvägagångssätt för att optimera matbläck, vilket möjliggör enkla skapelser och anpassningar av visuellt tilltalande, smakrika och näringsmässigt adekvat mat förstärkt med alternativa proteiner. Vi hoppas att vårt arbete skulle uppmuntra konsumenterna att äta mer av dessa okända, men hållbara livsmedel."

Forskargruppen använde den centrala kompositdesignmetoden för att optimera proteinbläckformuleringarna med tre variabler - morotspulver, proteiner och xantangummi. Morotspulver bidrog till att ge mekanisk styrka såväl som smak, näringsämnen och färg till de formulerade bläcken.

Under tiden experimenterade de med alternativa proteiner som soja, spirulina, cricket, larver av svarta soldatflugor och sericin. Formulerade bläck testades experimentellt för 3D-utskrivbarhet och syneres med optimerade bläck som uppnådde maximal tryckbarhet och minimal syneres.

Aakanksha Pant, motsvarande författare till tidningen och Research Associate från SUTD tillade att "denna forskningsstudie kan också generaliseras för andra livsmedelsingredienser och responsen från matbläcken som textur, tryckbarhet, vattenläckage kan inkluderas för optimering . Metoden med responsytor kan få forskare att anta en liknande metod för att optimera 3DFP matbläck som utgör komplexa flerkomponents livsmedelsingredienser."