3D プリントケーキとスタートレックのレプリケーターを作る探求

ジェットパック、ホログラム、国民皆保険と並んで、スタートレック風の未来における満たされていない大きな約束の 1 つは、食品複製器です。ダイニングの最新トレンドに常に目を光らせている熱心な食通たちと、家にある箱よりも冷凍ピザをオーブンに入れるのがほとんど気にならない私たちの両方にとって、思い通りの食事を作ることができるこれほど影響力のあるコンセプトはほとんどありません。。

ボタンを押すと、機械がピーピーと音を立てて好みのおいしい料理を作ります。面倒なみじん切りやマリネ、フライパンで焼く必要はありません。それは真実であるにはあまりにも素晴らしいアイデアですが、私たちはあなたが思っているよりもこの楽園のようなユートピアに一歩近づいているかもしれません。

コロンビア大学の研究者らは最近、チーズケーキの 3D プリントに成功しました。そのプロセスはまさにその響きと同じくらい素晴らしいものでした。彼らはその発見についてnpj Science of Foodの記事で詳述しており、私たちは主執筆者のジョナサン・ブルーティンガーに彼らがどのようにそれを行ったのかを聞いた。

印刷ハードウェアはまだ研究段階にあり、消費者向けの準備は整っていませんが、完全に食べられるチーズケーキを印刷することに成功しました。研究者らが行ったテストでは、グラハムクラッカー、ピーナッツバター、ヌテラ、バナナピューレ、イチゴジャム、チェリードリズル、フロスティングを重ねて1つの（おそらく非常に甘い）デザートを作ることが含まれていた。

この機械の原理は家庭用3Dプリンターに似ていますが、プラスチックフィラメントのスプールを研究者が「食品インク」と呼ぶものに置き換えます。食品はピューレ状に加工され、既製の食品グレードの容器に詰められ、必要に応じて各フレーバーの層を重ねるために機械によって押し出されます。

現在の機械では各プリントは繊細で手間のかかるプロセスであり、プリントの個々の要素をセットアップして調整するには時間がかかります。同グループは、時間と材料を節約するために、印刷を実行する前に印刷をシミュレートする方法に取り組んでいます。しかし、この点に到達するには、多くの失敗したプリントに目を通す必要があり、聴衆にとってはかなり楽しいものであっても、研究者にとっては明らかに面倒な作業でした。

「そのようなことが起こったとき、本当に心の中で傷つきました」とブルティンガーさんはため息をつきながら語った。「あれは見るのが辛かったよ。」

この成功した印刷と失敗した印刷の組み合わせから生まれた、食品印刷の重要なルールがいくつかあります。より柔らかい材料で満たすことができる壁などの構造要素を構築するには、より硬い材料を使用する必要があります。これらの構造の壁をテーパ状にして、底部を厚くし、上部を薄くする必要があります。材料を詰め物として使用する場合は、印刷ノズルのためのスペースを確保してください。

食品を使用した印刷の原理の多くは、家の建設など、他の環境で見られる建築の原理と似ています。レンガで建設する場合でも、バナナで構築する場合でも、エンジニアリングの原則が依然として適用されることがわかりました。

このテクノロジーは優れていますが、この分野に取り組む研究者が痛感しているのは、人々が食べているものに関して経験する可能性のある不快な要素です。多くの人がより多くの自然食品を食べ、添加物の摂取量を減らすことに重点を置いている世界では、食品を印刷可能なペーストにする技術化は不快なものになる可能性があります。

Blutinger 氏のグループがこの課題に取り組む方法の 1 つは、プロジェクトで使用する材料を、どのキッチンにもあるものに近づけることです。たとえば、チーズケーキに使用されているバナナは食料品店（おそらく複製が必要な場合に備えて、ニューヨーク市のアップルツリー・マーケットであると論文では明記されている）から購入し、研究者自身が手でつぶしたものだ。

（その記事には、「押し出し中にノズルの先端が邪魔にならないように、粘稠度が均一になるまでバナナをフォークで手で潰した」とあり、学術論文に掲載される私のお気に入りの文章の有力な候補となっている。）

これは、チーズケーキに使用される材料を馴染みのあるものに近づけるための意図的な選択でした。「自分たちが食べている食べ物が『印刷されたもの』とみなされるのは、人々にとって十分に腹立たしいことだ」とブルティンガー氏は語った。「そこで私たちは、人々に馴染みのある食材を使わなければならないという精神的な変化を経験しました。食材は食料品店で購入できるもの、つまり私たちが日常的に扱い慣れているものである必要がありました。」

このグループは栄養士と協力し、彼が「ねばねばしたものや粉もの」と表現したものを避けて、この新しい料理の作り方のアイデアに人々が慣れてもらおうと努めている。「私たちは普段料理に使うものと同じものを使っています。組み立て方が違うだけです。」と彼は言いました。

特定の品目を特定の温度で保管する必要があるなど、生鮮食品の原料を扱う場合には現実的な懸念が依然としてあります。現在のシステムでは、食品を食品グレードのチューブに入れ、必要に応じてそれらのチューブを冷蔵庫に保管し、使用後に毎回機械を徹底的に洗浄します。将来的には、食品の安全性を確保するためにそのような作業が自動化される可能性があります。つまり、印刷された食品は、手作りの食品と同じくらい、あるいはそれ以上に安全で健康的になるでしょう。

このように食事の準備について考えるのは依然として精神的な変化ですが、美味しさの点でマイナスである必要はありません。「どちらかというと、私は奇妙な考え方をしているのですが、それはあなたを食べ物に近づけます」とブルティンジャー氏は言いました。「なぜなら、そこに使われているすべての材料が見えるし、目の前で作られているのを見ることができるからです。」

3D プリント食品は関心が高まっている分野であり、すでに思いもよらない分野で登場しつつあります。 3D プリントがすでに使用されている分野の 1 つは植物ベースの代替肉であり、さまざまな企業がこの技術を利用して、肉の食感と風味を持ちながらも動物に害を及ぼさない食品を生産しています。

「3D プリンティングをミリメートルスケールで食品のビーズを制御するものと考えると、それらのビーズの 1 つ 1 つが、印刷されたステーキの筋肉繊維または脂肪繊維になる可能性があります」と Blutinger 氏は説明しました。「つまり、独自のマーブルパターンを作成できるのです。」 (彼はイスラエルの会社 Redefine Meat でこの分野の研究も行っています。)

現在、主にヨーロッパで 3D プリントされた植物由来のステーキが生産され、食されていますが、将来的にはより広範囲の食品プリントの可能性が見られる可能性があります。 3D プリントでできることの 1 つは、人間の料理人には一般的にはできないことですが (一部の高度なスキルを持ったプロのシェフを除く)、食材を非常に薄い層で準備し、味が溶け合ったりお互いを補完したりする方法を変えることです。

「典型的な夕食をとりましょう。昨夜はサーモン、キノコ、アスパラガス、米を食べました」とブルティンガーさんは言う。「それを新しい方法で重ねて、それらの材料を組み合わせて、これまでに味わったことのないフレーバーを作り出すことができたら、それはとても素晴らしい考えです。」

より複雑な食品を作成するには、食品を組み立てるだけでなく調理する方法も必要になります。ブルーティンガー氏のグループは、レーザー調理と呼ばれる新しい方法でもこれに取り組んでおり、これは食品に浸透するレーザーを使用して、必要に応じて食品の内側または外側を調理します。将来の家電製品では、3D プリンティングとレーザー調理を組み合わせて、あらゆる種類の食事や軽食を準備できるワンボックスソリューションが提供される可能性があります。

これまでの食品の 3D プリントに関する研究のほとんどは、この新しいテクノロジーを使用しておなじみの料理を再現する試みに焦点を当てていました。これは、家族向けのハンバーガーのバッチを簡単に作成できるマシンのように、個別の注文をカスタマイズする場合に特に役立ちます。そのうちの 1 つは玉ねぎなし、もう 1 つはケチャップが多めです。しかし、その支持者らは、その可能性はそれよりもはるかに広いと主張する。

ビジョンは、3D プリンターがあらゆるキッチンの基本的な機器となり、健康的で個人に合わせた家庭料理の組み立てから、高級レストラン向けのワイルドな創作料理の制作に至るまで、あらゆる用途に使用されることです。

つまり、私たちがプリンターで作る食品の種類は、ほとんど新しいものになる可能性があります。「私たちが食べ慣れている食べ物のほとんどは、調理器具や調理器具に合わせて最適化されています」とブルティンガー氏は言う。たとえば、人気のピザは、手で組み立てて熱いオーブンで焼くのに最適です。3D プリントされたバージョンでは、長い間洗練されてきたこの古典的なピザが改善される可能性は低いです。

しかし、3Dプリント食品はまったく異なるものになる可能性がある。薄い層を重ねることができるため、まったく新しい食感を生み出すことができます。たとえば、チーズケーキは、7 つの材料のそれぞれを波状に味わうことができるため、食べるのが興味深いようです。「食品の組み立てについての考え方が変わります」とブルティンガー氏は言う。

しかし今のところ、私たちはこの新しい食の可能性の世界を探索し始めたばかりであり、それはこれらの型破りな風味のプリントデザートから始まります。したがって、おそらく最も重要な質問は単純なものです。研究者は印刷したチーズケーキを食べましたか、そしてそれは美味しかったですか?

"うん！" ブルーティンガー氏は語った。「美味しかったです。」