「最高の味」の3Dプリントチョコレート！

2022年4月22日、アンタークティックベアは、アムステルダム大学、ユトレヒト大学、デルフト工科大学、ユニリーバのイノベーションセンターの研究者が3Dプリントを使用して、味に優れたチョコレートを製造したことを知りました。彼らの研究を見てみましょう。

研究を紹介する前に、Antarctic Bear は「メタマテリアル」という概念を紹介する必要があります。メタマテリアルは、通常、珍しく優れた特性を示します。これらの特性は、組成ではなく、科学者が慎重に設計した構造から生まれます。メタマテリアルは、電磁気学や力学を含む幅広い科学分野に応用されています。この研究では、科学者たちは、特定の破壊特性を持ち、噛み心地を制御できる食用機械メタマテリアルの一種を設計しました。これは素晴らしいと思いませんか?

科学者たちはチョコレートをモデル材料として使用し、破壊異方性と亀裂の数を初めて作成および制御し、これらの特性が口当たりの体験に反映されることを実証しました。次に、トポロジー最適化をさらに活用して、最大の異方性破壊強度を持つ食用メタマテリアルを合理的に設計し、3D プリント技術を使用して製造します。彼らの研究は、メタマテリアルを使用して破壊強度を制御し、人間とメタマテリアルのつながりを強化するための新しい道を開きます。研究チームは、将来的には他の食品の「味覚体験」を向上させるためにも活用できる可能性があると述べている。

△研究チームは、亀裂の数を調整できる食用の「機械メタマテリアル」を作成できることを発見した。画像はSoft Matter Journalより。

「メカニカルメタマテリアル」の探究
食品の味、食感、全体的な感覚体験を左右する「口当たり」は、食品を魅力的に見せるために非常に重要です。「おいしい味覚体験」の追求により、人々は日常生活の中でスープ、ヨーグルト、ビスケットなどの日常的な食べ物を積極的に食べる傾向がありますが、健康的な食べ物や肉を含まない食べ物を積極的に食べる可能性は低くなります（これが「味覚不良」の問題です）。感覚体験の制御は食品の設計において重要なテーマであり、3D プリントの使用は食品の食感を直接製造するための有望なアプローチですが、口当たりを調整するための機械的メタマテリアルの使用はこれまで調査されていませんでした。

食べ物をより美味しくするために、ますます多くの研究室、スタートアップ企業、研究グループが 3D プリントによる食品製造を試み始めています。 2021年、MeaTechは3Dバイオプリンティング技術を使用して3.67オンスのステーキを作成しました。最近、シンガポール工科デザイン大学（SUTD）のチームが、タンパク質が豊富なおからを使った3Dプリントの方法を開発しました。

しかし、ここで報告されている研究内容のユニークさは、「機械メタマテリアル」にあります。これまでの研究で、これらの人工材料は形状変化を制御できる特性があり、破壊特性や強度特性を調整できる新しいタイプの材料となる可能性があることが判明しています。

△科学者による3Dプリントチョコレートのデザイン。画像はSoft Matter Journalより。

トポロジー最適化によるより良い食品<br /> 科学者たちは機械的なメタマテリアルを使用して螺旋構造を作成し、層の数（亀裂の数）を調整することで、さまざまな破壊特性が得られることを発見しました。研究チームは、10人の味覚テスターにこのお菓子を食べさせたところ、多層の螺旋状のチョコレートが噛んだときの味覚体験に良い影響を与えることも観察した。

△螺旋構造

研究者らは、機械的なメタマテリアルが食事者の味覚体験に影響を与える可能性があると判断した後、さらにトポロジカルアルゴリズムを使用して「最大異方性構造」を作成し、「最適な味」を簡単に実現しました。彼らは、ETEC 3D バイオプロッタープラットフォームを使用してこの材料を使用したチョコレートを印刷し、形状を最適化することで「味覚の感覚体験を制御」できることを実証し、食用メタマテリアルを使用して味と破壊特性のトポロジカルデザインへの道を開きました。

△3Dプリントされたチョコレート「迷路ケーキ」。写真提供：byFlow。

3D プリント食品● SUTD の研究者は、ミルクデザートを 3D プリントし、それを使用してチョコレート、シロップ、ココナッツのフィリングの量を異なるデザートを作成する方法を提案しました。

● 食品 3D プリンターメーカーの byFlow は、パーソナライズされたチョコレートを 3D プリントすることで、特許取得済みのプリントヘッドの機能を実証しました。 2021年の世界ベストレストラン50アワードで実演されたこの技術は、プリントヘッドのさまざまな領域の温度と環境条件のバランスをとることで、一貫した食品印刷結果を保証します。

●コロンビア大学の科学者たちは、料理の味を変えるためにさまざまな食品混合物を3Dプリントしています。

論文リンク: https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2022/sm/d1sm01761f

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