Forscher der University of Alberta verbessern 3D-Druckbarkeit von Erbsenprotein
Durch 3D-Druck können einige der wesentlichen Herausforderungen der Lebensmittelindustrie bewältigt werden. Beispielsweise kann durch spezifische Formen, Aromen und Konsistenzen eine Spezialnahrung für Kinder oder Menschen mit Schluckproblemen geschaffen werden, oder ein individueller Nährstoffgehalt erreicht werden. Immer häufiger sehen wir auch 3D-gedrucktes Fleisch oder pflanzliche Alternativen dazu, die zu einem Umdenken anregen wollen und dazu, unsere westlichen Ernährungsgewohnheiten umzukrempeln. Allerdings hält der 3D-Druck von pflanzlichen Proteinen einige Hürden bereit, zum Beispiel die Stabilität der gedruckten Erzeugnisse. Forscher der University of Alberta konnten nun Ergebnisse vorlegen, wie beim 3D-Druck von Erbsenprotein mithilfe der Kaltplasmabehandlung eine bessere Struktur erreicht wurde.
Erbsenprotein zählt zu den kostengünstigsten und nahrhaftesten Proteinquellen und ist zudem hyperallergen. Das von den Forschern verwendete Erbsenprotein stammt aus Hülsenfrüchten der Prärien in Kanada und die Proteinquelle wird bereits für die Herstellung von Brot, Getreide, pflanzlichen Milchersatzprodukten und Fleischalternativen verwendet. Durch dieses Anwendungsspektrum stellt es eine wahre Alternative zu tierischen Nahrungsmitteln dar und könnte dazu beitragen, dass sich immer mehr Menschen für eine pflanzlich basierte Kost entscheiden, sofern die Produkte in Geschmack, Textur und Form überzeugen. Dies kann durch den 3D-Druck erreicht werden, wie wir in anderen Anwendungen von 3D-gedruckten Lebensmitteln gesehen haben. Der Haken daran? Erbsenprotein behält nach der Extrusion seine 3D-gedruckte Form kaum bei, daher ist es schwierig, sein volles Potential als pflanzliche Alternative zu Fleisch auszuschöpfen. Zumindest war es das bis jetzt, denn nun haben Forscher der University of Alberta einen Weg gefunden, dieses Strukturproblem zu lösen.
Erbsenprotein ist eine kostengünstige Eiweißquelle. Forscher der University of Alberta haben einen Weg gefunden, wie es nach dem 3D-Druck seine Form behält und eröffnen so neue Wege für die Etablierung von pflanzlichen Proteinquellen.
3D-Druck gibt Form, Plasma gibt Stabilität
Die Forscher nutzten die Kaltplasmabehandlung, um dem Protein bessere strukturelle Eigenschaften zu verleihen. Dazu mischten sie ihre „Tinte“ aus Erbsenprotein mit Wasser, das mit kaltem Plasma aktiviert wurde. Genauer gesagt nutzten sie plasmaaktiviertes Mikrobläschenwasser (PAMB) und vermengten es mit dem Protein, sodass sie eine Substanz erhielten, die erhitzt, dann gekühlt und anschließend gedruckt wurde. Das Ziel bestand darin, eine ansprechende Form und Textur zu schaffen, die auch beständig war.
Beim Druckprozess legten die Forscher besonderen Wert auf die Anpassung der Druckparameter, die für die Qualität der endgültigen Produkte entscheidend sind, darunter Temperatur, Feuchtigkeit und Druckgeschwindigkeit. Im Vergleich mit den mit destilliertem Wasser angereicherten Erbsenproteinen wiesen die mit PAMB behandelten Protein-Gele nach dem Druck tatsächlich eine bessere Struktur und Formbeständigkeit auf. M.S. Roopesh, einer der Mitautoren der Studie, führt dies auf eine strukturelle Veränderung im Protein zurück, die durch das PAMB-Wasser hervorgerufen wurde. Des Weiteren ordnet er die gewinnbringenden Ergebnisse ein und zeigt die vielfältigen neuen Anwendungsfelder von Erbsenprotein auf: „Durch die Verbesserung der Gelierung und der 3D-Druckbarkeit kann Erbsenprotein in mehreren Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich der Erweiterung der Auswahl und Verbesserung der strukturellen Eigenschaften von pflanzlichem Fleisch und Käse.“
Auch andere Nahrungsmittel auf pflanzlicher Basis könnten von einer besseren Struktur nach dem 3D-Druck profitieren und die gewonnenen Erkenntnisse könnten zur Etablierung von 3D-gedruckten Proteinquellen beitragen. „Durch die Kombination neuartiger Technologien wie Kaltplasma und 3D-Druck zur Herstellung besserer Pflanzenproteine und Biomaterialgele haben wir das Potential, einen echten Mehrwert für Pflanzenproduzenten und die Lebensmittelindustrie zu schaffen,“ fährt Roopesh fort, betont aber gleichzeitig die Notwendigkeit weiterer Forschung zu möglichen Einflussfaktoren. Im nächsten Schritt konzentrieren sich die Forscher darauf, den Prozess zu verfeinern und auf Personalisierbarkeit und Skalierbarkeit zu testen.
Die Studie mit dem Titel „Improvement in 3D printability, rheological and mechanical properties of pea protein gels prepared by plasma activated microbubble water” wurde im Juni 2024 im Fachmagazin Food Bioscience veröffentlicht und ist auf ScienceDirect verfügbar. HIER können Sie die Herangehensweise und Ergebnisse nachlesen.
Was halten Sie von diesem neuen Ansatz zum 3D-Druck von Erbsenprotein? Lassen Sie uns gerne einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook oder LinkedIN mit. Möchten Sie außerdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter.
*Titelbildnachweis: Pauline Chan
