Simulierte Konstruktion von pflanzlichem Fischfleisch mit Kompositstruktur durch 3D-Druck

Bis heute haben etwa 90 % der Fischbestände weltweit bereits die Grenze der nachhaltigen Fischerei erreicht. Gleichzeitig tragen intensive Landwirtschaft und Aquakultur zu erheblicher Umweltverschmutzung und -zerstörung bei. Um die Herausforderungen der begrenzten Produktionseffizienz und der Umweltbelastung zu bewältigen, haben sich pflanzliche Fischalternativen als mögliche Lösung für die traditionelle Fischerei herauskristallisiert.

In einer kürzlich veröffentlichten Studie in der Fachzeitschrift Food Physics gelang es einem Forscherteam aus China, simuliertes Gelbfleisch-Fischgewebe mithilfe eines dualen 3D-Druckverfahrens herzustellen. Dabei nutzten die Forschende detaillierte Daten aus Mikro-CT-Scans, um ein hochpräzises Modell des Muskelfettgewebes eines Gelbfleisch-Fischs zu konstruieren. Das Modell basierte auf der Rekonstruktion der drei Hauptkörperbereiche: Rücken, Bauch und Schwanz.

„Auf der Grundlage von Mikro-CT-Scandaten wurde mittels CAD-Rekonstruktion ein zweiphasiges, hochgradig simuliertes Muskel-/Fettmodell für den 3D-Druck von gelbem Krokodilfleisch in drei Teilen (Rücken, Bauchansatz und Schwanz) konstruiert“, erklärt Enbo Xu, Senior und korrespondierender Autor der Studie. „Wir verwendeten Sojaproteinisolat-Xanthan-Stärke-Komplex als simulierte Muskelfarbe und Nanostärke-Carrageen-Emulsionsgel als simulierte Fettfarbe.”

Ein zentrales Problem war die präzise Abstimmung der Druckparameter des Dual-Düsen-3D-Druckers.

„Wir optimierten den Druckprozess, indem wir die Parameter des Druckprozesses mit zwei Düsen kontrollierten, einschließlich der manuellen Kalibrierung des Offsets der zwei Düsen, der Schichthöhe, der Füllrate, der Druckgeschwindigkeit, des Luftdrucks usw.“, erklärt die Erstautorin Jie Li. „Letztendlich wurde ein mit zwei Düsen gedrucktes 3D-Produkt aus pflanzlichem Fischfleisch erfolgreich hergestellt, mit einer Druckgenauigkeit von mehr als 90 % für die Verbundstruktur.”

Das Endergebnis war ein pflanzlicher Fischersatz, der in puncto Textur, Feuchtigkeitsverteilung und Nährstoffgehalt dem echten Gelbfleisch-Fisch bemerkenswert nahekam.

Die Studie zeigt, dass 3D-Drucktechnologien eine vielversprechende Möglichkeit bieten, nachhaltige Alternativen zu Fischprodukten zu entwickeln, die sowohl in ihrer Nährstoffzusammensetzung als auch in ihrer Konsistenz überzeugen. Solche Innovationen könnten künftig eine zentrale Rolle bei der Deckung des weltweiten Fischbedarfs spielen, ohne dabei die natürlichen Fischbestände weiter zu belasten.