Forscher entwickeln neues 3D-druckbares Gel aus Sorghumprotein

Forscher der Abteilung für Landwirtschaft der University of Arkansas haben ein innovatives 3D-gedrucktes Gel aus Sorghumhirse entwickelt. Assistenzprofessor Ali Ubeyitogullari und Postdoktorandin Sorour Barekat konnten dieses dürreresistente Getreide nutzen, um eine stabile Biotinte herzustellen. Im vergangenen Jahr gab es viele Entwicklungen im Bereich der Biotinten, insbesondere hinsichtlich ihrer Verwendung in der Medizin- und Lebensmittelindustrie. Jüngste Arbeiten der University of Alberta haben eine verbesserte 3D-Druckbarkeit von Erbsenproteinen gezeigt, und zusammen mit diesen neuen Fortschritten bei Sorghumproteinen ebnen sie den Weg für eine neue Ära der Herstellung von Biotinte auf Proteinbasis.

Sorghum selbst ist bekannt für seine Fähigkeit, sich an unterschiedliche Klimazonen und Temperaturen anzupassen. Es wird für seine gesundheitsfördernden Eigenschaften geschätzt, darunter die Senkung des Cholesterinspiegels und entzündungshemmende Eigenschaften. In der Regel wird das Getreide in glutenfreien Cerealien und Backwaren verwendet, aber das Forschungsteam aus Arkansas konnte die hydrophobe Proteinstruktur nutzen, um präzise 3D-gedruckte Lebensmittel- und Arzneimittelmodelle herzustellen.

Sorghumprotein wurde genutzt, um eine hydrophobe Biotinte herzustellen.

Professor Ubeyitogullari merkte an: „Die meisten Proteine, die für den 3D-Lebensmitteldruck untersucht wurden, sind hydrophil, das heißt, sie absorbieren Wasser, was ihre Verwendung einschränken kann. Sorghumproteine sind von Natur aus hydrophob und tragen so dazu bei, die für 3D-Strukturen erforderliche Kohäsion aufrechtzuerhalten. Das ist genau das, was wir für ein kostengünstiges, nachhaltiges Druckmaterial gesucht haben.“ Das Team fand heraus, dass die optimalen Druckparameter für das neue Gel eine Zusammensetzung aus 25 Prozent Sorghumprotein waren, gedruckt mit einer Geschwindigkeit von 20 Millimetern pro Sekunde und einer 0,64-Millimeter-Düse. Damit wurde die stabilste Struktur mit dem neuen Gel erzielt. Das Team versuchte, die Konzentration auf 35 Prozent zu erhöhen, was jedoch keine Verbesserung der Druckqualität brachte. Fellow Barekat kommentierte: „Wir haben gezeigt, dass Sorghumprotein zu einem druckbaren Gel verarbeitet werden kann, das seine Form behält, was bisher noch nicht gelungen ist.“

Die bisher durchgeführten Forschungen zu Sorghum wurden vom United Sorghum Checkoff Program, dem Arkansas Corn and Grain Sorghum Board und dem National Institute of Food and Agriculture des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) unterstützt. Darüber hinaus finanzierte das Arkansas Biosciences Institute den Kauf eines Rheometers, um die Eigenschaften dieser neuen Gele zu testen. Das Forschungsteam stellte fest, dass es großes Potential für die Verwendung dieses neuen Gels als Biotinte für die Herstellung von Lebensmitteln mit individuellen Nährwertprofilen und individuellen Wirkstofffreisetzungssystemen sieht.

Ali Ubeyitogullari (links) und Sorour Barekat (recht) drucken das neue Gel aus Sorphumprotein.

Gel aus Sorghumprotein könnte die Herstellung von Fertignahrungsmitteln revolutionieren, da sie diese nicht nur nahrhaft, sondern auch stabil und appetitlich machen. Das Team untersucht weiterhin die Kombination von hydrophoben Sorghumproteinen mit anderen pflanzlichen Materialien, um die Möglichkeiten von 3D-Druckformulierungen zu erweitern. Es hofft, dass diese neuen Erkenntnisse und Entwicklungen die zukünftige Entwicklung und Forschung im Bereich Biotinten und Sorghumproteingele unterstützen werden. Um mehr über das Projekt zu erfahren, klicken Sie HIER.

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*Bildnachweise: University of Arkansas System Division of Agriculture / Paden Johnson