Белки сорго — основа для устойчивых 3D-печатных «биочернил»

Учёные в области пищевых технологий разрабатывают основу для 3D-печати продуктов питания и фармацевтических препаратов на основе белка засухоустойчивого зернового сорго, который сохраняет форму.

Это зерно, способное расти в контрастных климатических условиях, также известно своей пользой для здоровья: оно подавляет воспаление, снижает риск сердечных заболеваний за счёт уменьшения общего уровня холестерина и повышения антиоксидантного потенциала благодаря уникальным фенольным соединениям. Это также безглютеновая зерновая культура.

Али Убейитогуллари, доцент кафедры пищевой инженерии, уже показал, что муку сорго можно превратить в «биочернила» для 3D-печати печенья. Следующим шагом, по его словам, является оптимизация пригодных для печати белков сорго для производства новых продуктов питания и лекарств.

Белки сорго уже используются в заменителях мяса и 3D-печати пищевых продуктов, например, для создания более реалистичных аналогов говяжьих стейков. Они также применяются в протеиновых батончиках и хлебобулочных изделиях.

Особую полезность белков сорго для 3D-печати еды определяет их гидрофобность (способность отталкивать воду), которая способствует сцеплению продукта.

Многие пищевые материалы, особенно крахмалы и белки, являются гидрофильными и легко впитывают воду, что ограничивает включение гидрофобных компонентов в состав, объяснил Убейитогуллари.

«До сих пор большинство исследований белков для 3D-печати продуктов питания было сосредоточено на гидрофильных белках. Существовала потребность в новых гидрофобных белках, желательно из экономичных и устойчивых источников», — сказал учёный.

В недавно опубликованной работе Убейитогуллари и его коллега Сорур Барекат показали, что оптимальные результаты 3D-печати с белком зернового сорго достигаются при концентрации белка 25% и скорости печати 20 миллиметров в секунду с соплом диаметром 0,64 миллиметра. Увеличение концентрации белка до 35% не улучшило пригодность к 3D-печати.

Результаты опубликованы в International Journal of Biological Macromolecules.

«Мы показали, что из белка сорго можно создать новый гель, пригодный для 3D-печати, чего раньше не делали, — сказал Убейитогуллари. — Благодаря своей уникальной структуре эти гели можно использовать в пищевой и фармацевтической промышленности в качестве биочернил для инкапсуляции лекарств или в качестве носителя гидрофобных соединений и питательных веществ».

Барекат был ведущим автором исследования «Maximizing sorghum proteins printability: Optimizing gel formulation and 3D-printing parameters to develop a novel bioink». Убейитогуллари, сотрудник Arkansas Agricultural Experiment Station, выступил научным руководителем.