Grâce au plasma, dont l’Univers est essentiellement constitué, des chercheuses et chercheurs de la University of Alberta ont amélioré l’imprimabilité 3D d’une protéine végétale très intéressante pour la préparation d’aliments à consommer ici, sur Terre.

L’impression 3D de nourriture permet de créer sur mesure des produits comestibles en superposant des couches d’ingrédients au moyen d’une imprimante spécialisée. Le processus, qui continue d’être perfectionné et n’est pas encore utilisé à grande échelle, peut servir à produire des aliments aux formes, aux saveurs et aux textures complexes qu’on peut utiliser tant pour concocter des plats maison et des mets de restaurant que pour personnaliser des régimes alimentaires en fonction de besoins particuliers.

En expérimentant avec de l’eau activée par plasma froid – c’est-à-dire une version plus froide de cette matière, généralement surchauffée –, les chercheuses et chercheurs ont réussi à faire en sorte que la protéine de pois conserve sa forme après l’impression. Cette protéine est un ingrédient important dans la fabrication de pain, de céréales ainsi que de substituts de viande et de produits laitiers végétaliens. Cependant, il était jusqu’à présent difficile de l’utiliser pour l’impression 3D, car la protéine de pois ne conservait ni sa forme ni sa structure une fois sortie des buses d’impression.

Les conclusions d’une récente étude publiée dans Food Bioscience (en anglais seulement) sont encourageantes quant à l’éventuelle utilisation de la protéine de pois dans le secteur de l’alimentation, explique M.S. Roopesh (en anglais seulement), l’un des auteurs de l’étude et professeur agrégé à la Faculté des sciences agricoles, environnementales et de la vie de la University of Alberta. L’étude est parmi les premières à explorer le recours au plasma froid pour améliorer l’imprimabilité de la protéine de pois et rendre possible l’utilisation de cette protéine comme composante majeure des aliments imprimés en 3D.

D’après cette étude, la protéine de pois pourrait renforcer les propriétés structurelles des substituts de viandes et de fromages d’origine végétale, ce qui permettrait de diversifier l’offre de ces produits.

« En perfectionnant la structure des produits imprimés en 3D, on peut aussi améliorer la texture (en anglais seulement) d’aliments fabriqués à partir d’autres sources végétales, comme ceux à base de protéines et d’amidon de céréales, d’algues et de légumineuses », ajoute le professeur Roopesh, affilié au Food Safety and Sustainability Engineering Research lab (en anglais seulement) de l’université.

Dans le cadre de l’étude, de la protéine de pois a été mélangée à différentes formules d’eau activée par plasma enrichie de microbulles. La substance ainsi produite a été brassée, chauffée, refroidie puis passée à travers la buse d’une imprimante d’aliments en 3D. Ensuite, on a observé la mesure dans laquelle les gels imprimés conservaient leur forme. Comparés aux produits imprimés qui étaient à base de protéine de pois mélangée à de l’eau distillée, les gels produits à partir d’eau activée par plasma enrichie de microbulles conservaient mieux leur structure, résistaient davantage à la déformation et demeuraient plus stables après l’impression.

D’après le professeur Roopesh, les améliorations sont possiblement dues aux changements structurels dans la protéine de pois qui sont attribuables à l’eau activée par plasma. Les résultats nous permettent d’en savoir plus sur les caractéristiques des divers mélanges d’air et d’argon dans l’eau activée par plasma – et les températures optimales de chauffage et de refroidissement pour la préparation des gels – qui génèrent les meilleures impressions 3D, ajoute le chercheur.

Il s’agit de la dernière étude en date à appuyer les expériences initiales faisant intervenir le traitement au plasma de la protéine de pois en vue d’imprimer des gels. Ces premières expériences avaient été amorcées en collaboration avec la professeure Lingyun Chen (englais an seulement) de la Faculté des sciences agricoles, environnementales et de la vie, puis approfondies par Sitian Zhang dans le cadre de ses études doctorales. Le procédé, en attente de brevet, peut faire l’objet de demandes de concession de licences (en anglais seulement).

L’étude faisait partie d’un projet de collaboration entre le professeur Roopesh et un ancien collègue, John Wolodko. Sreelakshmi Menon, une ancienne étudiante, a également contribué à l’amélioration de l’imprimabilité 3D des gels.

Cette recherche fondamentale ouvre la voie à d’autres travaux plus approfondis qui permettront d’élargir l’éventail de composés protéinés et autres biomatériaux de haute qualité imprimés en 3D.

« La combinaison de nouvelles technologies, comme le traitement au plasma froid et l’impression 3D, pour produire de meilleurs gels de protéines de plantes et d’autres biomatériaux permet véritablement d’apporter une valeur ajoutée qui profite aux producteurs agricoles et à l’ensemble du secteur agroalimentaire », conclut le professeur Roopesh.

Cette étude a été financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, par le truchement des subventions à la découverte et du Programme de formation orientée vers la nouveauté, la collaboration et l’expérience en recherche, ainsi que par Alberta Innovates (en anglais seulement).

Cet article a été adapté, traduit et publié avec la permission de la University of Alberta (en anglais seulement).