چاپ سه‌بعدی غذا با استفاده از هیدروکلوئیدها: فرصت‌ها، چالش‌ها و کاربردها

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان

2 دانشگاه صنعتی اصفهان- دانشکده کشاورزی- گروه علوم و صنایع غذیی

چکیده

چاپ سه‌بعدی غذا به‌عنوان یک فناوری نوین، نه‌تنها امکان تولید مواد غذایی لایه‌لایه و سفارشی‌سازی‌شده را فراهم می‌کند، بلکه به‌دلیل پتانسیل بالای آن در حل چالش‌های جهانی مانند سوءتغذیه، بهینه‌سازی تغذیه فردی، کاهش ضایعات غذایی و بهبود تولید پایدار اهمیت ویژه ای یافته است. ضرورت توسعه این فناوری از آن جهت است که می‌تواند نیازهای تغذیه‌ای گروه‌های حساس را به‌طور دقیق و قابل کنترل برآورده کرده و مسیر تولید غذاهای عملکردی، شخصی‌سازی‌شده و سازگار با رژیم‌های خاص را هموار سازد. این روش کاربردهای گسترده‌ای در تهیه غذاهای متنوع، به‌ویژه برای گروه‌های خاص مانند سالمندان، کودکان و بیماران دارد. مزایای اصلی آن شامل افزایش بهره‌وری تولید، کاهش ضایعات غذایی و خلق ساختارهای زیباشناختی و پیچیده است. مواد غذایی مورد استفاده در چاپ سه‌بعدی به سه دسته قابل چاپ به‌طور طبیعی، غیرقابل چاپ و جایگزین تقسیم می‌شوند. در این میان، هیدروکلوئیدها به دلیل ویژگی‌های رئولوژیکی مطلوب و توانایی ژل‌سازی، نقش کلیدی در بهبود عملکرد جوهر چاپ ایفا می‌کنند. ژلاتین، زانتان، کاراگینان و آلژینات از جمله مهم‌ترین هیدروکلوئیدهایی هستند که اثر آن‌ها بر بافت، پایداری، نگهداری آب و پذیرش حسی موادغذایی بررسی شده است. شواهد موجود نشان می‌دهد که انتخاب و ترکیب مناسب هیدروکلوئیدها و افزودنی‌ها می‌تواند کیفیت مکانیکی و حسی محصولات چاپ‌شده را به‌طور چشمگیری ارتقا دهد. علاوه بر ترکیبات فرمولاسیون، شرایط چاپ و فرآیندهای پس از چاپ نیز در تعیین کیفیت نهایی محصول نقش بسزایی دارند. در این مقاله مروری، عملکرد رئولوژیکی، چالش‌ها و رویکردهای نوین در بهبود کیفیت محصولات چاپ‌شده، با هدف ارائه تصویری جامع از نقش هیدروکلوئیدها در چاپ سه‌بعدی غذا، بررسی می‌شود. در نهایت می توان گفت، چاپ سه‌بعدی غذا با استفاده از هیدروکلوئیدها، افق‌های جدیدی را برای تولید غذاهای سالم، محصولات گیاهی و جایگزین‌های گوشتی گشوده و به‌عنوان رویکردی نوین در کاهش چالش‌های صنعت غذا و ارتقای تغذیه شناخته می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

3D Food Printing with Hydrocolloids: Opportunities, Challenges, and Applications

نویسنده [English]

  • Sahar Khalili 1
1 Master of science student, Department of Food Science and Technology, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.
2
چکیده [English]

3D food printing, as an emerging technology, not only enables the layer-by-layer fabrication of customized foods, but has also gained significant importance due to its potential to address global challenges such as malnutrition, personalized nutrition management, food waste reduction, and the improvement of sustainable production. The development of this technology is crucial because it can precisely meet the nutritional needs of sensitive population groups and pave the way for producing functional, personalized foods tailored to specific dietary requirements. This method offers wide applications in preparing diverse foods, particularly for special groups such as the elderly, children, and patients. Its major advantages include enhanced production efficiency, reduced food waste, and the creation of complex and aesthetically appealing structures. Food materials used in 3D printing are generally categorized into naturally printable, non-printable, and alternative materials. Among these, hydrocolloids play a key role in improving printability due to their desirable rheological properties and gel-forming ability. Gelatin, xanthan, carrageenan, and alginate are among the most important hydrocolloids whose effects on texture, stability, water-holding capacity, and sensory acceptance have been widely investigated. Current evidence shows that selecting and combining appropriate hydrocolloids and additives can markedly enhance the mechanical and sensory quality of printed products. In addition to formulation components, printing parameters and post-printing (post-processing) treatments also play a decisive role in determining the final product quality. This review article examines the rheological performance, challenges, and novel approaches to improving the quality of printed products, with the aim of providing a comprehensive picture of the role of hydrocolloids in 3D food printing. Ultimately, 3D food printing using hydrocolloids opens new horizons for the production of healthy foods, plant-based products, and meat alternatives, and is increasingly recognized as an innovative approach to overcoming challenges in the food industry and advancing nutritional quality.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrocolloid gels
  • 3D printer
  • 3D food printing
  • Gelatin
  • Carrageenan

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 29 آذر 1404
  • تاریخ دریافت: 13 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری: 23 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش: 29 آذر 1404
  • تاریخ اولین انتشار: 29 آذر 1404
  • تاریخ انتشار: 29 آذر 1404