Stampa bio-screen 3D per la produzione ad alto rendimento di impalcature per alternative alla carne

Perché trasformare i fagioli in bistecche è importante

Per chi apprezza il gusto e la consistenza della carne ma è preoccupato per il benessere animale, il cambiamento climatico o l’uso delle risorse, resta una grande domanda: come ottenere “bistecche” realistiche senza allevare animali? Questo studio presenta un modo per costruire pezzi simili alla carne usando uno strumento industriale familiare proveniente dalla stampa e dall’imballaggio, con l’obiettivo di rendere le alternative strutturate alla carne più economiche, rapide e più vicine al morso della carne vera.

Prendere in prestito uno strumento dalla tipografia

I ricercatori hanno adattato la serigrafia, una tecnica usata da lungo tempo per decorare T-shirt ed elettronica, per creare strutture tridimensionali commestibili. Al posto dell’inchiostro, impiegano paste dense fatte con ingredienti alimentari, in particolare proteine di soia. Una rete fine o uno stencil metallico definisce dove la pasta viene pressata attraverso, aggiungendo strati molto sottili l’uno sopra l’altro. Temporizzando con cura l’asciugatura e l’impilamento, questi strati costruiscono una piccola “impalcatura” il cui pattern interno e spessore possono essere regolati per somigliare al tessuto connettivo e alla marezzatura tipici di una bistecca. Poiché la serigrafia è già utilizzata su scala industriale, la stessa idea potrebbe un giorno essere eseguita su macchine di grande formato per produrre molti chilogrammi di prodotto all’ora.

Progettare mattoni commestibili

Per trasformare la proteina di soia in un materiale stampabile, il team ha studiato come fluisce sotto pressione. Un elevato contenuto proteico rende normalmente le paste troppo rigide per passare attraverso aperture fini. Gli autori hanno affrontato questo problema con agenti riducenti di grado alimentare come il solfito di sodio, che allentano delicatamente la rete proteica rendendo la pasta più facile da spingere attraverso la rete senza riscaldamento. Hanno anche mescolato una piccola quantità di alginato, un addensante di origine vegetale derivato dalle alghe, per aiutare gli strati stampati a mantenere la forma e a legare tra loro i diversi componenti. Questa ricetta ha permesso alle paste ricche di proteine di comportarsi come inchiostri classici da serigrafia, mantenendo un’elevata risoluzione fino a circa un decimo di millimetro e formando comunque gel solidi dopo asciugatura e reticolazione.

Dalle impalcature a pattern alle bistecche marmorizzate

Con questi “inchiostri”, il team ha stampato griglie di barre e cavità che imitano il tessuto di supporto nella carne. Hanno potuto produrre in modo affidabile pori circolari, rettangolari ed esagonali su diverse dimensioni, con deviazioni minime rispetto alle dimensioni previste. Utilizzando un secondo materiale più morbido a base di soia e olio, hanno quindi aggiunto in un’unica passata un “grasso” vegetale negli spazi, creando prototipi marmorizzati. Impilando singoli strati stampati e ricollegandoli con soluzioni di calcio, hanno costruito pezzi più spessi di mezzo centimetro. I test hanno mostrato che questi campioni impilati e stampati assorbivano liquidi, perdevano massa e cambiavano in altezza durante la frittura in padella in modi confrontabili con la carne convenzionale, e la loro durezza, elasticità e masticabilità rientravano o si avvicinavano alle gamme riportate per il muscolo animale cotto.

Accogliere cellule vive nella struttura

Un obiettivo chiave della carne coltivata è includere vere cellule animali. Gli autori hanno coltivato precursori delle cellule muscolari di topo sulla e all’interno delle impalcature a base di soia per verificare se le strutture stampate potessero fungere da alloggio per futuri prodotti ibridi. Dopo passaggi di lavaggio per rimuovere gli eccessi di agenti riducenti, le impalcature hanno supportato una crescita cellulare sana sulle loro superfici, con cellule che si sono diffuse, allineate lungo le barre stampate e fuse in fibre muscolari precoci. Quando le cellule sono state miscelate in una matrice morbida di collagene e gel e pipettate nelle cavità dell’impalcatura, sono sopravvissute anche in tre dimensioni, specialmente se parzialmente maturate in precedenza. Sebbene la quantità totale di proteina animale aggiunta in questo modo sia ancora bassa rispetto a una bistecca, l’approccio dimostra che materiale vegetale e cellule muscolari possono essere combinati in un unico oggetto stampato.

Cosa potrebbe significare per il tuo piatto

In termini semplici, questo lavoro mostra che un metodo di stampa comune può essere ripensato come uno strumento per produrre alimenti che modella paste proteiche vegetali dense e cellule vive in pezzi simili a bistecche. Il processo può gestire elevati contenuti proteici, creare schemi interni fini senza sacrificare la velocità e produrre impalcature che resistono alla cottura pur offrendo una sensazione in bocca familiare. Se adattata a macchine industriali su scala completa e abbinata a metodi migliorati di crescita cellulare e a nutrienti per cellule completamente di origine vegetale, la stampa bio-screen 3D potrebbe contribuire ad avvicinare alternative strutturate, accessibili e carne ibrida coltivata ai pasti di tutti i giorni.

Citazione: Maatz, R., Karnop, P., Sylvia, R. et al. 3D bio-screen printing for high-throughput production of scaffolds for meat alternatives. npj Sci Food 10, 155 (2026). https://doi.org/10.1038/s41538-026-00853-0

Parole chiave: carne coltivata, stampa bio-screen 3D, impalcatura di proteine di soia, alternative alla carne, carne ibrida coltivata