Proprietà distintive del sorgo e potenzialità nella stampa 3d
Il sorgo è un cereale caratterizzato da elevata resistenza alla siccità e adattabilità a condizioni ambientali avverse. Le sue proteine presentano composti fenolici in grado di moderare processi infiammatori e contribuire alla riduzione dei livelli di colesterolo nel sangue, oltre a fornire un apporto antiossidante. Essendo privo di glutine, il sorgo si propone come alternativa nutrizionale valida per chi soffre di intolleranze e per formulazioni alimentari specializzate.
Ottimizzazione del gel proteico per stampa 3D
Un gruppo di ricerca guidato da Ali Ubeyitogullari, Assistant Professor presso la University of Arkansas, ha studiato la trasformazione delle proteine di sorgo in un gel idoneo alla stampa 3D. L’obiettivo era ottenere una consistenza che assicurasse un passaggio fluido attraverso l’ugello e una successiva stabilità nell’oggetto stampato. Le sperimentazioni hanno dimostrato che una concentrazione del 25 % di proteine nel gel, abbinata a una velocità di estrusione di 20 mm/s e a un diametro dell’ugello di 0,64 mm, consente di mantenere un flusso regolare e di preservare la precisione volumetrica delle strutture prodotte. Un aumento della percentuale proteica fino al 35 % non ha portato a miglioramenti nella capacità di stampa.
Ruolo dell’idrofobicità nella coesione del materiale
Le proteine di sorgo si distinguono per le proprietà idrofobiche, vale a dire per la tendenza a respingere l’acqua. Questa caratteristica migliora la coesione del materiale estruso, favorendo la formazione di superfici e spessori uniformi. Al contrario, proteine idrofile tendono ad assorbire acqua, compromettendo la rigidità e la risoluzione dei dettagli nelle forme tridimensionali. Grazie alla natura idrofobica, il gel di sorgo mantiene la propria integrità sia durante il processo di costruzione strato dopo strato, sia nella fase di essiccazione o cottura successiva.
Applicazioni alimentari e farmaceutiche
Nel settore alimentare, la bio-ink a base di sorgo può essere utilizzata per realizzare biscotti con disegni personalizzati, sostituti della carne con texture più realistiche, barrette proteiche e preparazioni da forno che richiedono elevata definizione. Nella farmaceutica, il gel di sorgo si presta all’incapsulamento di molecole idrofobe, come alcuni farmaci e antiossidanti, proteggendole dall’umidità e garantendone un rilascio controllato. In prospettiva, si prevede la sperimentazione di formulazioni che combinino composti attivi – per esempio vitamine liposolubili – direttamente nella fase di stampa, per produrre matrici funzionali alla somministrazione personalizzata di principi attivi.
Sinergie con altre fonti proteiche
Parallelamente all’uso esclusivo di proteine di sorgo, il medesimo team ha esplorato miscele che uniscono sorgo e proteine di soia. Grazie a questa combinazione è possibile modulare il rapporto tra frazioni idrofobiche e idrofile, adattando il comportamento del gel alle esigenze specifiche di ciascuna applicazione. Tali studi, pubblicati sul Journal of Food Engineering, hanno aperto la strada a inchiostri ibridi capaci di integrare le migliori caratteristiche di entrambe le fonti proteiche.
Sostegno finanziario e collaborazioni
La ricerca è stata finanziata dal United Sorghum Checkoff Program e dall’U.S. Department of Agriculture tramite l’AFRI award numero 2023-67022-40164. Inoltre, l’Arkansas Corn and Grain Sorghum Board ha supportato sperimentazioni preliminari di stampa 3D di biscotti a base di farina di sorgo, mentre l’Arkansas Biosciences Institute ha contribuito all’acquisizione dei principali strumenti di analisi reologica. Sorour Barekat, post-doctoral fellow nel dipartimento di Food Science, ha guidato lo sviluppo sperimentale e risulta primo autore degli articoli relativi allo studio del gel.
Prospettive verso la produzione industriale
I risultati ottenuti rappresentano un passo verso l’industrializzazione della stampa 3D di alimenti e dispositivi di rilascio farmaceutico. L’implementazione di bio-ink a base di sorgo in linea di produzione potrà consentire personalizzazioni di forma, gusto e dosaggio, estendendo le applicazioni a mense ospedaliere, strutture sanitarie e impianti alimentari su larga scala. Le prossime fasi di ricerca punteranno a integrare materiali funzionali, come fibre alimentari e aromi, nel gel, e a validare i protocolli in contesti pre-industriali.
