阿肯色大學開發(fā)可食用的高粱生物打印墨水，用于個性化營養(yǎng)和醫(yī)療

2025年6月29日，南極熊獲悉，來自阿肯色大學的研究人員從高粱谷物中開發(fā)了一種基于高粱蛋白的新型疏水性生物墨水，可用于3D食品打印，并有望應用于各種食品和制藥領域。這項研究為開發(fā)新型可打印生物墨水提供了思路，為利用新型廉價高粱蛋白制造生物墨水奠定了基礎。

他們的研究成果《Maximizing sorghum proteinsprintability: Optimizing gel formulation and 3D-printing parameters to developa novel bioink/最大化高粱蛋白的可打印性：優(yōu)化凝膠配方和3D打印參數(shù)以開發(fā)新型生物墨水》發(fā)表在《國際生物大分子雜志》上。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.140245

高粱是一種耐旱的谷物，以在惡劣氣候條件下生長而聞名，并具有降低膽固醇和抗炎等健康益處，如今因其在3D食品和藥品打印領域的潛力而備受關(guān)注。阿肯色大學食品工程助理教授阿里·烏貝伊托古拉里（Ali Ubeyitogullari）說道：“我們已經(jīng)證明，高粱蛋白可以制成一種新型的3D打印凝膠，這在以前是前所未有的。”

研究團隊發(fā)現(xiàn)，高粱的疏水蛋白與更常見的親水蛋白不同，實際上有助于3D打印產(chǎn)品的凝聚力。Ubeyitogullari指出：“到目前為止，3D食品打印蛋白質(zhì)的研究主要集中在親水蛋白上。我們需要新的疏水蛋白，最好是來自經(jīng)濟高效且可持續(xù)的蛋白質(zhì)來源?！?/div>

在他們最近的研究中，Ubeyitogullari 和食品科學博士后 Sorour Barekat優(yōu)化高粱蛋白凝膠配方并實驗了不同的3D打印參數(shù)。研究人員提取高粱蛋白后，在 70% 乙醇中制備濃度為 15%、20%、25%、30% 和 35% ( w/w) 的凝膠。，并評估了流變特性、可打印性、宏觀和微觀結(jié)構(gòu)以及結(jié)晶度。

研究發(fā)現(xiàn)，3D 打印高粱凝膠的最佳濃度是 25% 的蛋白質(zhì)，以 20 毫米/秒的速度使用 0.64 毫米的噴嘴進行打印。將蛋白質(zhì)濃度提高到 35% 對可打印性并無幫助。

除了打印餅干（這在之前的工作中已經(jīng)得到證明）之外，研究團隊還設想將這種凝膠用作“封裝藥物的生物墨水或疏水化合物和營養(yǎng)物質(zhì)的載體”。

本研究由聯(lián)合高粱核對計劃和美國農(nóng)業(yè)部國家林業(yè)和植物保護協(xié)會（USDA-NIFA）資助。阿肯色州生物科學研究所提供了額外的設備資助。研究論文是與前博士后 Safoura Ahmadzadeh（現(xiàn)為瑪氏公司的巧克力加工工程師）共同撰寫的，突破了 3D 打印如何不僅提供食物，還提供營養(yǎng)、穩(wěn)定性和目標生物利用度的界限。

△AliUbeyitogullari（左）和 Sorour Barekat（右）。來源：阿肯色大學農(nóng)業(yè)部。圖片來源：Paden Johnson。

也許很快，您可能會在下一個定制打印的餅干或智能藥丸中嘗到高粱的味道