[发明专利]食品的3-维打印

说明书

本发明涉及用于产生营养的低热量食品产品的工艺和系统，以及由此产生的食品产品。

技术领域

本发明总体上涉及食品产品的打印。

发明背景

食品和饮料工业代表数万亿美元的生意。此工业的重要性是清楚的，并随着不断增加的全球人口而增长。随后，该工业中的企业不断需求改进生产中的效率和降低生产中的成本的方式。挑战不仅仅在食品的生产方面，而且还在其品质、营养和能量密度方面，因为正在折磨许多西方社会的当前肥胖流行病正导致许多疾病的增加，例如II型糖尿病、心脏疾病以及其他肥胖有关的病痛。

因此，对于更好地控制食品的组成并限制含热量(caloric content)存在需求。当前，控制食品产品的能量密度的主要方法是基于增加食品产品的含水量和/或空气含量。此方法通常被应用于乳液类型的食品(例如冰淇淋、蛋黄酱、布丁及其他)，其中存在两种不混溶的相，水和脂肪。减小能量密度的其他主要方法是通过使用脂肪模拟物(fat mimetic)和脂肪替代物。这些主要用于其中使用少量的强增甜剂来替代大量糖的情况。然而，对于用增量剂(bulk agent)来替代糖的质量，使得食品产品的质地、组成和一般口感(mouth-feel)保持相同存在需求。

脂肪模拟物趋向于是基于蛋白质的或基于碳水化合物的，所述脂肪模拟物不被吸收(基本上无热量的)，例如黄原胶、果胶、刺槐豆胶以及多种纤维素产品。脂肪替代物是在化学上和物理上类似于甘油三酯、脂肪和油的化合物，并且可以(在理论上)在一对一的基础上替代脂肪。

因此，对于扩展并改进用于控制不同的食品产品的营养价值和能量密度的现有方法存在需求。最有效的手段将是从下到上控制食品产品的组成，在分子水平上控制变化的品质。这使用纳米颗粒是可行的，所述纳米颗粒允许不同的食品产品的独特的组成控制程度[1]。使用纳米颗粒构建食品产品的工艺将需要有延展性的且可容易获得的支架材料(scaffolding material)。此外，支架材料将必须是非免疫原性的，并且在人体内几乎不吸收，以确保食品产品的营养价值仅是由于预先选择的化合物。

正在被考虑的两种材料是纤维素和胶原。纤维素是地球上可再生且最丰富的材料。处于其天然状态的纤维素通常是不溶性高分子量聚合物。在酸水解之后，产生纳米结晶纤维素(CNC，以前NCC)是可能的，纳米结晶纤维素为具有200-300nm长度、10-20nm宽度的尺寸并且具有高的拉伸强度的纤维素的较低分子量物质。CNC在溶液中自组装并形成液晶，并且已经被用作增稠剂[2]。胶原是不同生物体的细胞外基质中的组分，然而，随着最新进展，它已经在烟草植物中被可行地产生[3]。另外，胶原(在其变性状态中还被称为明胶)的使用已经被用于不同的食品产品，从基于“树胶”的甜食(sweet)至用于肉产品的肠衣(casing)，例如香肠、鱼排(fish fillet)、烤牛肉以及肉酱[4]。

参考文献

[1]Som，C.，Berges，M.，Chaudhry，Q.，Dusinska，M.，Fernandes，T.F.，Olsen，S.I.，and Nowack，B.(2010).The importance of life cycle concepts for thedevelopment of safe nanoproducts.Toxicology 269，160-169.

[2]Lapidot，S.，Meirovitch，S.，Sharon，S.，Heyman，A.，Kaplan，D.L.，andShoseyov，O.(2012).Clues for biomimetics from natural compositematerials.Nanomedicine(Lond).7，1409-1423.

[3]Shoseyov，O.，Posen，Y.，and Grynspan，F.(2013).Human recombinant typeI collagen produced in plants.Tissue Eng.Part A 19，1527-1533.