Geleceği beslemek:
3D gıdalar çözümün neresinde?

Kurutma, isleme ve fermente etme gibi gıda saklama yöntemlerini geliştirip, bir de üzerine buzdolabını icat ettiğimizden bu yana yiyecek bulma, saklama ve pişirme yöntemlerimiz değişti. Artık bu teknolojiler sayesinde hasat ettiğimiz gıdaları hızlı bir şekilde tüketmek zorunda kalmıyoruz ya da vergi kaçırmak için toprak altlarında saklamıyoruz. Her çeşit kaloriye, her an erişimimiz var. Telefonlarımızdan birkaç tık ile istediğimiz her şeyi birkaç dakikada elde edebiliyoruz. Tek eksiğimiz, her an her istediğimiz yemeği yapabilecek özel bir şef. Ancak bu da uzun vadede çok pahalıya patlıyor.

Çözüm ne mi? 3 boyutlu (3D) yazıcıdan çıkan yemekler!

Öncelikle, 3D baskının tarihine kısaca değinmekte fayda var. Çünkü bu teknoloji son yıllarda geniş bir kitleden ilgi görüyor olsa da geçmişi çok daha eskiye dayanıyor.

3D nesneleri imal etmek için çift lazer ışınının kullanıldığı baskı yöntemi ilk kez 1970’lerde Danimarka’da Wyn Swansion tarafından patentlendi.

Ardından 1980’lerde başka bir patent Japonya’da Dr. Hideo Kodama tarafından dosyalandı ancak başvuru tarihi geçtiği için resmileşemedi.

Bir sonraki patent ise 1986 yılında Charles Chuck Hull tarafından alındı. Hull, bu patent ile birlikte 3D sektörünün önde gelen şirketlerinden 3D System’ı kurdu ve 1988’de ilk ticari 3D yazıcıyı piyasaya sürdü.

2000’lere gelindiğinde ise ölçeklenen üretimle birlikte evlere de girmeye başlayan 3D baskı, Object Geometries tarafından geliştirilen çok renkli baskı teknolojisinin Z Corporations’ın ilk püskürtmeli yazıcısıyla birleştirilmesiyle birlikte yeni bir ivme kazandı ve tam da bu noktada gıda baskısının önü açıldı.

3D teknolojisinin gıdalar üzerinde uygulanmasındaki temel amaç, onlara yeni dokular, tatlar ve besin değerleri katmak

3D gıdalar

3D baskı konsepti üç temel kritere dayanıyor: evrensellik, pratiklik ve verimlilik. Yakından bakacak olursanız yemek pişirme ile neredeyse aynı temel kriterlere sahip olduğunu fark edebilirsiniz. Bu yüzden 3D teknolojisi geliştikçe, gıdaların dijital dosyalara yüklenerek istenilen formda basılması daha en başından ihtimaller dahilindeydi. Bu nedenle teoriden pratiğe geçmesi de çok uzun sürmedi.

3D teknolojisinin gıdalar üzerinde uygulanmasındaki temel amaç, onlara yeni dokular, tatlar ve besin değerleri katmak. Tabii her bir gıda ürünü kimyasal ve fiziksel açıdan farklı olduğu için, stabil bir 3D yapı elde etmek, başka sektörlerdeki denemelere nazaran daha zor. Bu nedenle de kimi sektörler aynı teknoloji ile çok ileri gidebiliyorken, gıda tarafında henüz ilk defa çizkek, o da sadece kat kat farklı malzemelerce dizilmiş püre halinde, basılmış durumda.

Burada çikolata veya şeker gibi örnekleri vermemi de bekleyebilirsiniz ancak hali hazırda oda sıcaklığında sert kalabilen bu ürünler çok uzunca bir süredir 3D teknolojisine bile gerek duyulmadan farklı şekiller verilerek zaten sunuluyor.

3D yemek nasıl üretiliyor diye soracaksanız da, basım süreci üç aşamada anlatılabilir:

1> Gıda hammaddeleri püre haline getirilir veya püre halinde satın alınır.

2> Püre haline getirilen gıdalar 3D yazıcıda bulunan nozullara doldurulur.

3> Yapılmak istenen yemeğin şekli, pişme derecesi, besin değerleri ve miktarı yazılım üzerinden ayarlanır ve yemek basılır.

Kişiselleştirilmiş beslenme ve izlenebilirlik

Bugüne dek gıda şirketleri genel beslenme şekillerinden yola çıkarak, en fazla genişletilmiş-kişiselleştirilmiş seçenekler sunabildi. Ancak son birkaç senede yayınlanan tüketici raporlarından çıkan verilere göre anlıyoruz ki, tüketiciler artık daha spesifik ihtiyaçlarının karşılanmasının beklentisi içerisinde. Bu ihtiyaçlar kimi zaman yeni bir diyet adı altında toplanırken, kimi zaman yalnızca bir mineral veya vitamin başlığında ortaya çıkabiliyor. 3D teknolojisi ile birlikte ise bu ihtiyaçlara bir cevap vermek mümkün olabilir. Üstelik bu sayede, dijitalleşmeyi duygusal yönü nedeniyle epey geriden takip eden gıda sektörü hak ettiği teknolojik güncellemeye kavuşabilir ve bir yandan kişiselleştirilmiş beslenmeye çözüm getirirken, bir yandan da tohumundan son lokmasına kadar daha verimli ve izlenebilir bir sistem yaratılması sağlanabilir.

Bugün marketlerde satılan birçok protein/kolajen bar, probiyotik içecek ve hatta bebek bisküvileri, 3D gıda üretiminden çok da uzak bir konumda durmuyor

Genel tüketiciye inmek

Teknolojideki ilerlemeler, insanlar tarafından her zaman hızlı bir kabul görmeyebiliyor. Bu nedenle genel tüketiciye inmek için, gündelik hayattan benzer örnekler vererek yaklaşmak gerekebilir.

İçecek endüstrisini ele alalım. Hatta Mcdonald’s gibi yerlerdeki gazlı içecek standlarına kadar indirgeyelim. İçeceğimiz, biz onu seçmeden önce makinede şurup şeklinde duruyor. Ardından sipariş geldiği noktada da su ve karbondioksit ile karıştırılıyor ve içeceğiniz son halini alıyor.

Başka bir örnek de besin değeri artırılmış paketli gıdalar üzerinden verilebilir. Bugün marketlerde satılan birçok protein/kolajen bar, probiyotik içecek ve hatta bebek bisküvileri, 3D gıda üretiminden çok da uzak bir konumda durmuyor. İki üretim modeli de gıdaların günlük ihtiyacımızı daha iyi karşılaması üzerine kurulmuş durumda.

İşe bu yönlerden bakınca, aslında 3D üretim modelinin hayatımızda çoktan yer edindiğini görebiliyoruz.

Aynı masada üç kişinin oturduğunu varsayalım. Bu üç kişi aynı yemekten yiyecek ancak biri magnezyum eksikliği çekerken, birinin protein alımını artırması ve diğerinin ise kalorisine dikkat etmesi gerek. 3D baskılı üretilen bir yemeğin tek bir üretimde hepsinin ihtiyacını karşılama potansiyeli var

Gizli açlık

3D gıda teknolojisinin çözdüğü önemli sorunlardan biri de gizli açlık, yani yetersiz makro/mikro besin alınımı.

Aynı masada üç kişinin oturduğunu varsayalım. Bu üç kişi aynı yemekten yiyecek ancak biri magnezyum eksikliği çekerken, birinin protein alımını artırması ve diğerinin ise kalorisine dikkat etmesi gerek. 3D baskıyla üretilen bir yemeğin tek bir üretimde hepsinin ihtiyacını karşılama potansiyeli var. Tek yapmaları gereken, yemeği basmadan önce kimin ne kadar yiyeceğini ve neyin eksikliğini çektiğini seçmek ve hatta bunu eve gelmeden önce uygulama üzerinden ayarlamak.

Yemeği biraz ileri sarıp, tatlı olarak brownie seçtiklerini düşünelim. O zaman kalorisine dikkat eden kişinin browniesi kalorisi daha düşük malzemelerden meydana gelecek. Protein alınımını artırmak isteyen kişi browniesini daha yoğun çikolatalı ve az pişmiş seviyor olabilir (bu kişinin tatlısına ayrıca protein tozu eklenecek). Üçüncü kişi de daha kekimsi bir kıvam ararken, magnezyum alınımını artırmak için bademli olacak şekilde yemek istiyor olabilir ve en önemlisi üç ayrı pişirme gerektiren tatlılar, aynı anda tek bir tatlı olarak, porsiyonlanmış şekilde basılabilir.

Gıda işleme hatlarından geriye kalan ince sebze parçaları, şekli bozuk sebze ve meyveler, meyve suyu üretiminde, geriye kalan posa gibi ürünler 3D baskı için hammadde olarak kullanılabilir

Atıkları servete dönüştürmek

Geçtiğimiz yüzyıldaki kentleşme ve sanayileşme, bugünkü iklim krizinin önünü açarak birçok fauna ve floranın yok olmasına neden olurken, yenilenebilir kaynakların bozulmasına da yol açtı. Bu yüzden elimizdeki yenilenebilir kaynakları daha verimli kullanabilmek için yeni yöntemler geliştirmemiz gerekiyor.

Bu yolda Avrupa Birliği, Singapur Gıda Ajansı ve Dünya Gıda Örgütü gibi kurumlar, bu konuda çalışma yapan girişimleri destekliyor. Girişimlere örnek olarak havadan protein elde eden Solar Foods, böcek çiftlikleri ve 3D baskı teknolojisi ile hassas fermantasyonu bir araya getiren Redefine Meat verilebilir.

Redefine Meat örneğindeki gibi 3D teknolojisi ile yosun, mantar ve buğday çimi gibi yenilikçi gıdalar, aşina olunan ve arzulanan biçimlere getirilerek gündelik hayatlarımızda yer edinebilir. Ayrıca gıda işleme hatlarından geriye kalan ince sebze parçaları, sıyrılmış et parçaları, şekli bozuk sebze ve meyveler, meyve suyu üretiminde, geriye kalan posa gibi ürünler 3D baskı için hammadde olarak kullanılabilir.

Liflerin 3D baskı sırasında yarattığı karmaşıklığı ortaya koyan birkaç çalışma mevcut

Diyet lifi 

Diyet lifleri, besinlerin bağırsak enzimleri tarafından sindirilmesi mümkün olmayan ve sindirim sisteminden geçerken su absorbe ederek dışkı yapımını kolaylaştıran kısımları. Bu yüzden de insan vücudunun işlevselliğini yerine getirmesinde önemli bir rol oynuyor. Düzenli bir şekilde alınan lifler, kalp rahatsızlığı, diyabet ve obezite gibi hastalıkların görülme sıklığını azaltarak bağırsak sağlığının korunmasına yardımcı oluyor. Artan tüketici farkındalığı ile birlikte beslenme biçimleri de bu yüzden rafine gıdalardan, lif oranı yüksek tam gıdalara doğru değişiyor. (Siz yine de mısır gevrekleri üzerindeki “tam tahıl” ibaresini gördüğünüz vakit, rafine edilmiş olduklarını aklınızdan çıkarmayın.)

3D baskıdaki diyet lifi engeli

Liflerin 3D baskı sırasında yarattığı karmaşıklığı ortaya koyan birkaç çalışma mevcut. Mesela 2018’de yapılan bir çalışmada lif ve protein açısından zengin, yağı ve şekeri azaltılmış bir formül üzerine denemeler yapılmış. Ancak hem karışım hem de ayrı ayrı baskı yapılmaya çalışıldığı senaryolarda, nozullarda lif nedeniyle tıkanmalar yaşanmış.

Aynı sene başka bir çalışmada ise lifini kaybetmemesi için dondurularak kurutulmuş ıspanağa yüzde 10 ksantan gum (mısırdan elde edilen bir lif, bağlayıcı olarak kullanılıyor) eklenerek su tutma kapasitesi artırılmış ve bu şekilde baskı gerçekleştirilmiş. Ksantan gum sayesinde tıkanma sorunu yaşanmamış olsa da uzmanlar daha yüksek lifli malzemeler için yetersiz bir sonuç elde edildiği görüşünde. Ayrıca kullanılan ksantan gum oranı ele alındığında, son ürün tüketilmeye uygun olmayabilir.

2019’daki bir deneyde de araştırmacılar, lif ve protein açısından zengin bir un karışımı üzerine çalışmış ve başarılı olmuşlar. Kişiselleştirilmiş bir protein bar için darı, maş fasulyesi, mısır anason ve sarı bezelye tohumlarından oluşan kompozit unu 3D yazdırdıklarında darıda bulunan küçük bir lipid franksiyonunun plastikleşme etkisi yaratarak akıcılığı kolaylaştırıldığı ve bu sayede tıkanma yaşamadığını görmüşler.

Gelecek veya yok oluş

Bugüne dek tarım ve yemek pişirmeye çoğunlukla ilkel yöntemlerle yaklaştık ve devam ediyoruz da. Ancak iklim krizinin geldiği noktada, doğaya tamamen bağlı kalınan şartlarda üretim yapılması bizi yarına taşımıyor. İklim krizinin yıkıcı etkilerini çözme veya azaltma yolunda 3D gıda teknolojisi, yeterince finans ve insan kaynağı sağladığı sürece kilit bir rol oynuyor.