浙江大学：ココアバターは植物由来の肉の 3D プリント性能をどのように向上させるのでしょうか?

出典: Food Research Private

中国市場にとって、「植物ベース」はもはや新しい概念ではない。植物由来の食生活の流行の影響を受けて、「植物由来食品」や「植物由来成分食品」が誕生し、具体的には植物原料をベースに作られた新しい食品や飲料製品を指します。

植物性肉は高品質の植物性タンパク質を主原料としており、その中でも大豆タンパク質と小麦グルテンタンパク質は肉の食感と栄養を再現する独特の能力があり、植物性肉の生産において最も広く使用されている植物性タンパク質です。現在、植物肉の生産は主に押し出し技術と3Dプリント技術によって実現されています。しかし、大豆タンパク質や小麦グルテンをベースにした3Dプリント材料はまだ開発されていません。

2021年11月19日、上記のギャップを埋めるために、最新の国内研究では、植物肉加工中に熱に敏感なココアバターが大豆タンパク質とグルテンタンパク質ベースのゲル3Dプリントに与える影響を分析しました。研究結果によると、熱に敏感なココアバターを添加すると、植物性タンパク質ベースのゲル材料の流動性と3D構造の形状保持性が向上することが示されています。

この研究は浙江大学の研究者らによって完了し、関連する研究結果は「モデル研究における感熱性ココアバターによる大豆タンパク質およびグルテンベースのゲルの3Dプリント」というタイトルで国際誌ACS Food Science & Technologyに掲載されました。

ココアバターは非常にユニークな天然植物性固形脂肪で、純粋な脂肪チョコレートを作るための理想的な特殊脂肪です。その融点は人体の温度よりわずかに低く、3Dプリントで使用して可塑性と成形性を向上させることができます。

研究者らはまず、植物肉を調製するための原材料（アルギン酸ナトリウム、Tween-80、ココアバター、キノコ粉末、小麦グルテンタンパク質、大豆タンパク質分離物またはエンドウ豆タンパク質、デンプンなど）をさまざまな割合でペースト状に混ぜ、それを食品3Dプリンターの専用バレルに入れて押し出し3Dプリントのテストを行った。

ココアバターを含まない配合では、連続的に押し出すことができず、押し出し成形性が劣ります (下の図 a および b)。Tween-80 を含まない配合では、押し出し成形性は適切ですが、印刷成形性が劣ります (下の図 c および d)。

ココアバターおよびTween-80を含まない配合物の押し出しおよび印刷特性押し出し成形研究によると、ココアバター（2.5〜7.5g/108g）、アルギン酸ナトリウム（1.7g/108g）、およびデンプン（小麦デンプン、コーンスターチ、またはジャガイモデンプン）を添加した配合1〜5（下表を参照）は、直線押し出し（下図aeの押し出し成形特性に対応）に適していることが示されています。

3Dプリント材料配合組成異なる配合材料の押し出し成形性（ajはそれぞれ上記の式1～10に対応）
ココアバターは熱に敏感なので、3D プリントの温度はゲル材料の印刷可能性にとって非常に重要です。そのため、研究者らは、押し出し成形性が良好な配合に基づいて、さまざまな印刷温度（30、45、60°C）でのこれらの配合の3D印刷成形性を研究しました。

結果は、30°Cで3Dプリントされたサンプルは3Dプリント性が劣っていることを示しており、研究者らは、印刷温度がココアバターの融点（34～38°C）を下回っていたため、押し出し中のインクの流動性が妨げられたためだと推測している。ただし、印刷温度を高くすると (45°C または 60°C)、インクの流動性と 3D 印刷の成形性が向上し、60°C で印刷したサンプルの成形性は 45°C で印刷したサンプルよりもわずかに優れています。

添加するココアバターの量が2.5〜5.0g/108gの場合（下図のaとb）、3Dプリントのプロセスがよりスムーズになり、成形性が良好になります。ただし、ココアバターが多すぎると、3D プリントの成形性が大幅に低下します。これは、ココアバターが多すぎるとゲルが急速に固まり、ゲルの押し出しが不連続になったり、目詰まりが発生したりして、間接的に 3D プリントのパフォーマンスが低下するためです。

異なる温度での各配合の 3D 印刷成形性 (af はそれぞれ上記の配合 1 ～ 5 および 8 に対応します。数字 1、2、および 3 はそれぞれ 60、45、および 30°C での予熱印刷を表します)
さらに、研究者らは、植物肉の3Dプリントサンプルの微視的形態、質感、化学組成も分析した。

要約すると、この研究は、適切な量のココアバター、Tween-80、アルギン酸ナトリウムを添加することが、植物由来の肉の優れた 3D 印刷特性を実現する上で重要であることを示しています。感熱性ココアバターは、印刷温度が室温よりも高い3D印刷プロセス中に植物由来の肉インクに流動性を与え、室温で固化した後も3D形状を維持することができます。したがって、適切な配合の感熱性カカオバターを追加することで、印刷温度を制御して植物肉インクの流動性を調整できます。

この原理に基づくと、食品 3D プリントの分野における熱感受性オイルの役割はさらなる研究に値し、将来的には他の食用 3D プリントインクの流動性と適合性を向上させる潜在的な添加剤としても機能する可能性があります。

論文リンク:
https://doi.org/10.1021/acsfoodscitech.1c00311

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