Forscher entwickeln 3D-gedruckte, fettarme Schokolade

Lebensmittelwissenschaftler der Universität Rutgers nutzen 3D-Druck, um das erste Produkt einer Reihe von so genannten “funktionellen Lebensmitteln“ zu entwickeln. Die Forscher haben eine Rezeptur für fettarme Schokolade entwickelt, die mit einem 3D-Drucker in so ziemlich jeder erdenklichen Form gedruckt werden kann.

Die Arbeit ist der Auftakt zu einer neuen Reihe von “funktionellen Lebensmitteln”, d. h. Lebensmitteln, die speziell mit gesundheitlichen Vorteilen entwickelt wurden. Ziel ist es, gesündere Schokoladensorten zu entwickeln, die für die Verbraucher leicht zugänglich sind. In der Fachzeitschrift Food Hydrocolloids beschreibt ein von Rutgers geleitetes Team von Wissenschaftlern die erfolgreiche Herstellung und den Druck einer Mischung, die fettarme Schokolade produziert, indem fette Kakaobutter durch eine fettärmere Wasser-in-Öl-Emulsion ersetzt wird.

“Jeder isst gerne Schokolade, aber wir machen uns auch Sorgen um unsere Gesundheit”, sagt Qingrong Huang, Professor in der Abteilung für Lebensmittelwissenschaften an der Rutgers School of Environmental and Biological Sciences. “Deshalb haben wir eine Schokolade entwickelt, die nicht nur fettarm ist, sondern auch mit einem 3D-Drucker gedruckt werden kann. Es ist unsere erste ‘funktionale’ Schokolade.”

Huang, einer der Autoren der Studie, sagte, dass er bereits daran arbeitet, den Zuckergehalt in der neuen Schokoladenformulierung für zuckerarme und zuckerfreie Sorten zu manipulieren.

Forscher stellen Emulsionen her, indem sie zwei nicht mischbare Flüssigkeiten in winzige Tröpfchen zerlegen. Bei Emulsionen trennen sich die beiden Flüssigkeiten in der Regel schnell – wie im Fall von Öl und Essig -, es sei denn, sie werden durch einen dritten, stabilisierenden Bestandteil, einen so genannten Emulgator, zusammengehalten. (Ein Ei ist der Emulgator in einer Vinaigrette.)

Schokoladenbonbons werden im Allgemeinen aus Kakaobutter, Kakaopulver und Puderzucker hergestellt und mit einer Vielzahl verschiedener Emulgatoren kombiniert.

Für die Studie experimentierte das wissenschaftliche Team mit verschiedenen Verhältnissen der Zutaten für ein Standardschokoladenrezept, um das beste Gleichgewicht zwischen flüssig und fest für den 3D-Druck zu finden. Um den Fettanteil in der Mischung zu senken, stellten die Forscher eine Wasser-in-Kakaobutter-Emulsion her, die durch Gummiarabikum zusammengehalten wurde, ein Extrakt aus dem Akazienbaum, das in der Lebensmittelindustrie häufig verwendet wird. Die Forscher mischten die Emulsion mit goldenem Sirup, um den Geschmack zu verbessern, und fügten diese Kombination zu den anderen Zutaten hinzu.

So köstlich sie auch schmecken mag, so Huang, Schokolade ist ein Material mit vielen Aspekten, die es für Lebensmittelwissenschaftler zu erforschen gilt.

Mit Hilfe fortschrittlicher Techniken zur Untersuchung der molekularen Struktur und der physikalischen Eigenschaften von Schokolade untersuchten die Forscher die physikalischen Eigenschaften der gedruckten Schokolade. Sie suchten nach dem richtigen Viskositätsgrad für den Druck und nach der optimalen Textur und Geschmeidigkeit “für ein gutes Mundgefühl”, so Huang. Sie experimentierten mit vielen verschiedenen Wasser-Öl-Verhältnissen und variierten die Prozentsätze aller Hauptzutaten, bevor sie sich auf eine Mischung einigten.

Beim 3D-Druck wird ein Drucker verwendet, um aus einem digitalen Modell ein physisches Objekt zu erstellen, indem in schneller Folge Schichten von Material aufgetragen werden. Der 3D-Drucker und die Formen, die er produziert, können mit einer App auf einem Mobiltelefon programmiert werden, so Huang.

Letztendlich plant Huang, funktionelle Lebensmittel zu entwickeln, die gesunde Zusatzstoffe enthalten – Substanzen, mit deren Erforschung er mehr als zwei Jahrzehnte verbracht hat, wie z. B. Extrakte aus Orangenschalen, Tee, rotem Pfeffer, Zwiebeln, Rosmarin, Kurkuma, Blaubeeren und Ingwer – und die der Verbraucher ausdrucken und essen kann.

“Die Technologie des 3D-Lebensmitteldrucks ermöglicht die Entwicklung maßgeschneiderter essbarer Produkte mit individuellem Geschmack, Form und Textur sowie optimalem Nährwert auf der Grundlage der Verbraucherbedürfnisse”, so Huang.

An der Studie waren auch Siqi You und Xuanxuan Lu von der Abteilung für Lebensmittelwissenschaft und -technik der Jinan-Universität in Guangzhou, China, beteiligt.

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