Kako zadovoljiti prehrambene potrebe kontinuirano rastuće svjetske populacije, uz sve češće ekstremne vremenske uvjete i dovoljno iscrpljene prirodne resurse? Prema procjenama Ujedinjenih naroda, do 2050. godine broj stanovništva na Zemlji dosegnut će iznos od gotovo 10 milijardi, a potrebe za proizvodnjom hrane uvećat će se za 70 %.
Pioniri prehrambene industrije neumoljivo nastoje pronaći ekološki održiv izvor proteina, ujedno i nutritivno sličan/identičan mesu.
Večera je spremna – upravo je isprintana
Pomisao da mesni odrezak možete isprintati zvuči kao scena iz znanstveno-fantastičnog filma, ali 3D printanje hrane već polako prelazi granice znanosti i kuca na vrata svakodnevice. Sama tehnologija 3D printanja razvijena je 1980.-ih godina te je isključivo korištena u konstruiranju industrijskih prototipova. Posljednjih desetak godina, njezina primjena u građevinarstvu, automobilskoj i zrakoplovnoj industriji sve je veća. 3D printanjem u kulinarstvu, hrana dobiva sasvim novu dimenziju. Brojne tvrtke i restorani već niz godina uspješno printanju čokolade i deserte, tjestenine, puree hranu za starije osobe, „zelene“ (biljne) burgere, pizze, proteinske pločice od algi te niz drugih proizvoda.
Čak i NASA intenzivno razvija 3D printanje hrane za dugotrajne misije astronauta. Stoga je očekivano pitanje; mogu li se isprintati i mesni odresci?
Tehnologija u tanjuru: kako se printaju 3D odresci mesa?
Printanje 3D odrezaka mesa biotehnološki je proces koji se odvija kroz nekoliko faza. U inicijalnom koraku, biopsijom se izoliraju matične stanice iz životinje (najčešće goveda). Zatim se transportiraju u specifične (laboratorijske) uređaje pod nazivom „bioreaktori“. Riječ je o zatvorenim posudama s kontroliranim uvjetima, poput temperature, pH vrijednosti, tlaka, kisika te hranjivih tvari. U takvim uvjetima, kroz nekoliko tjedana, stanice se umnažaju (proliferacija) i diferenciraju u mišićne, masne te vezivne stanice. Upravo su te stanice zaslužne za teksturu i aromu mesa. Sljedeći korak je kreiranje biotinte, odnosno materijala koji printer ispisuje u slojevima. Izuzev biološkog materijala (stanice), važna komponenta su i hidrogelovi koji doprinose fizikalnim te kemijskim svojstvima mesa. Ujedno, zaslužni su za viskonost, mehaničku stabilnost te biokompatibilnost novonastalog „mesnog“ materijala.
S obzirom da su hidrogelovi sintetičkog podrijetla (npr. polietilen glikol) neekonomični i slabije biokompatibilni s biomaterijalom, koriste se prirodni, poput kolagena te želatine. U ovome koraku moguće je dodavanje željenih začina ili funkcionalnih dodataka (nutrijenata). Najfascinantniji korak je samo printanje biotinte, nanošenjem slojeva prema unaprijed zadanom digitalnom modelu. Posebna pozornost pridaje se postizanju teksture pravoga mesa, mramoriranosti i rasporedu pojedinih vrsta stanica. Treba naglasiti da se u ovom korako još ne postiže struktura mesa nalik pravome. Stoga isprintana masa podliježe procesu maturacije (zrenja) u bioreaktorima, s ciljem formiranja čvrstog mišićnog tkiva i odvijanja ostalih biokemijskih procesa. U posljednjoj fazi, provodi se termička obrada mesa (pečenje, kuhanje) identična onoj kod pravog mesa, a odrezak je spreman za posluživanje.
Prednosti i nedostatci 3D printanog mesa
Jedna od najvećih prednosti 3D printanja mesa je redukcija emisije stakleničkih plinova te prirodnih resursa, poput vode i zemljišta. Svakako treba spomenuti sve veću osviještenost k dobrobiti životinja, s posebnim naglaskom na način držanja te postupke klanja. Kod 3D printanja, jedini kontakt s životinjom je minimalno invazivna biopsija matičnih stanica. Kombinacijom znanosti i tehnologije, otvara se novo poglavlje u prehrani koje omogućuje personalizirane i zdravstveno – prilagođene printane odreske. Jedan od primjera je istraživanje skupine korejskih znanstvenika čiji rezultati pokazuju značajan potencijal primjene 3D printane hrane u prehrani osoba starije životne dobi, ujedno oboljelih od disofagije (otežano žvakanje i gutanje hrane). Personalizirano – isprintanom hranom, određenih teksturnih modifikacija te poboljšanih senzornih svojstava, može se osigurati visok kalorimetrijski i dostatak nutritivni unos. Posljedično, sprječava se malnutricija kod oboljelih.
Kao najveći nedostatak 3D printanog mesa, navodi se omjer učinkovitosti i ekonomičnosti. Naime, cijene specijaliziranih printera nerijetko dosežu iznose od 5.000 američkih dolara, a obzirom na zapremninu, ograničenog su printanja. Stoga su nedostižni malim tvornicama i restoranima. Po završetku printanja, meso je potrebno inkubirati i termički obraditi. Inkubacija se odvija u strogo kontroliranim laboratorijskim uvjetima, čime je i taj segment nedostupan široj javnosti. Posebnu pozornost zahtijeva mikrobiološka sigurnost odreska tijekom printanja. Naime, biotinta dolazi u kontakt s mnoštvom unutrašnjih (nedostupnih) dijelova printera, što otežava njihovo čišćenje. Tradicionalna termička obrada koja se primjenjuje i kod 3D printanih odrezaka, nije adekvatna za printano meso zbog prekomjerne denaturacije proteina te gubitka površinske vlažnosti mesa. Znanstvenici istražuju alternativne metode, a kao moguće rješenje nameće se lasersko kuhanje. Njime se postiže uniformna i kontrolirana obrada odrezaka, bez fizičkog kontakta. Očekivano, nabava opreme nije ekonomski isplativa malim proizvođačima.
Hoće li potrošači prigrliti meso budućnosti?
Vjerojatno najznačajniji ograničavajući faktor u primjeni 3D printane hrane jest psihološka barijera i skepticizam potrošača. Unatoč velikom fokusu znanstvene zajednice k ekološki osvještenim i nutritivno obogaćenim prehrambenim proizvodima, broj znanstvenih istraživanja o 3D printanom mesu je oskudan. Razlike u nutritivnom sastavu između „tradicionalnog“ i 3D printanog mesa proizilaze iz podrijetla sastojaka i njihove nutritivne vrijednosti. Tradicionalno meso svojevrsna je složena matrica koja sadrži niz različitih spojeva, poput proteina, vitamina, (poput B12) i minerala (npr. željezo). Navedeni spojevi podliježu nizu biokemijskih reakcija u organizmu životinje, što rezultira složenim rasporedom mišićnih vlakana, vezivnog tkiva i raspodjele masti. Kod 3D printanog mesa, vrlo sličan nutritivni sastav može se postići dodavanjem pojedinačnih sastojaka.
Analizom razlike u okusima, neki potrošači doživljavaju 3D printano meso usporedivno s pravim, dok drugi naglašavaju prirodan umami okus tradiconalnog mesa te njegovu sočnost koja proizlazi zbog raspodjele masti. Usporednim degustacijama tradicionalnog i 3D printanog mesa, s ciljem demonstriranja sličnosti te uz adresiranje rezultata na jednostavan način, ovakav inovativni prehrambeni proizvod zaintrigirao bi veći broj potrošača.
Naslovna foto izvor: Interesting Engineering
