研究人員3D打印個性化可可基蜂蜜配方，可作為維生素D3營養(yǎng)輸送載體

2025年1月16日，南極熊獲悉，英國女王大學（Queen’s University Belfast）最近發(fā)布的一項研究采用 3D 打印技術(shù)制作了以可可為基礎的配方，其中注入了希臘生蜂蜜和維生素 D3(VitD3)。研究人員旨在通過解決口味和生物利用度問題來改善補充劑的輸送。他們的方法是將有機可可與不同濃度的蜂蜜混合并加入 VitD3，使用專門的 3D 打印技術(shù)形成精確、穩(wěn)定的“打印件”。

相關(guān)研究以題為“3D printed cacao-based formulationsas nutrient carriers for immune system enhancement”的論文被發(fā)表在《Current Research in Food Science》期刊上

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.crfs.2024.100949

三種蜂蜜（圣潔莓蜂蜜、薰衣草蜂蜜和耶路撒冷鼠尾草蜂蜜）在 37°C 下融化，并加入 100% 有機可可液中。研究團隊準備了兩種濃度，分別為 5% 和 10%（重量比），以確定不同的蜂蜜比例對最終混合物的影響。物理化學測試表明，巧克力蜂蜜配方在環(huán)境條件下保持液態(tài)，在高達 38°C 的溫度下保持穩(wěn)定。流變學分析表明，添加蜂蜜會增加粘度，從而增強 3D 打印形狀的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

論文圖形摘要。圖片來自 Science Direct。

濃度為 10% 的薰衣草蜂蜜在粘度和與維生素 D3 的兼容性方面成為一種平衡選擇。熱評估證實，維生素 D3 均勻分散在巧克力基質(zhì)中，呈無定形，有利于持續(xù)給藥。研究人員發(fā)現(xiàn)，蜂蜜含量越高，崩解時間越長，這增加了在口腔環(huán)境中更可控地釋放維生素 D3 的可能性。

CHOC EDGE的 ChocCreator V2.0 Plus 是一款專業(yè)的巧克力 3D 打印機，用于構(gòu)建精確的調(diào)溫可可層。打印設備通過半固態(tài)擠出 (SSE) 操作，逐層沉積低溫凝膠狀材料。SSE 技術(shù)可保留熱敏成分（例如蜂蜜的生物活性化合物和維生素 D3），同時保持復雜巧克力設計所需的粘度。

在約 80 °C 的溫度下將蜂蜜和維生素 D3 混入可可中，然后將配方冷卻至約 32.5 °C，并裝入溫控鋁制注射器中。然后讓打印的形狀（20 毫米 x 20 毫米的正方形，厚度為 1 毫米）在室溫下冷卻。每種配方的尺寸評估都顯示出一致的幾何形狀，但蜂蜜的加入會影響最終重量。

△圖解：(A)TinkerCAD 的 3D 設計 (B) 使用 Choc Print™ 軟件的 3D 切片設計和 (C) 3D 打印的可可基配方。圖片來自 Science Direct。

評估適口性、結(jié)構(gòu)完整性和抗菌性

這項研究的一個目標是解決適口性問題，這些問題通常會限制患者堅持服用補充劑。蜂蜜廣為接受的感官品質(zhì)可以掩蓋任何來自活性藥物成分的苦味。質(zhì)地分析表明，不同的蜂蜜濃度會影響機械強度。一些蜂蜜含量較高的打印件硬度增加，而其他打印件在所選參數(shù)下沒有顯著差異。

研究人員還評估了打印前后生蜂蜜的抗菌性能。盡管生薰衣草蜂蜜在特定濃度下可抑制金黃色葡萄球菌和大腸桿菌等細菌菌株，但最終打印產(chǎn)品在紙片擴散試驗中未顯示可測量的抑制區(qū)。該研究將此結(jié)果歸因于幾個因素，包括打印過程中抗菌化合物的潛在稀釋以及需要更高的蜂蜜濃度才能形成可見的抑制區(qū)。

研究提出的下一步措施包括進行感官評估、探索更大規(guī)模的打印以及評估其他活性成分或營養(yǎng)素組合。作者認為，3D 打印的巧克力蜂蜜補充劑可以為更加個性化、按需的醫(yī)療保健解決方案鋪平道路，尤其是在精確劑量和患者友好型形式至關(guān)重要的情況下。

△熱分析圖描繪了不同蜂蜜品種（LH、VH 和 JH）在三種儲存條件下的物理特性（表面形態(tài)和顏色）：（A）環(huán)境溫度（20.0 °C ± 0.5 °C）、（B）冷藏溫度（5.0 °C ± 0.5 °C）和（C）冷凍溫度（−20.0 °C ± 0.5 °C）。圖片來自Science Direct。