Улучшение текстуры растительных продуктов с помощью белка из бобов
Исследователи из Института биологии пищевых систем Лейбница при Мюнхенском техническом университете впервые изучили, как белковые структуры, полученные из бобов, влияют на клеточную модель тактильных клеток ротовой полости человека. Эти сенсорные клетки реагируют на механические стимулы, такие как давление, и играют ключевую роль в восприятии текстуры и ощущений во рту от пищи и напитков.
Новые данные, опубликованные в Foods, могут помочь улучшить понимание и в конечном итоге оптимизировать сенсорное восприятие растительных продуктов, способствуя более устойчивому и здоровому питанию.
Для многих потребителей аспекты экологической устойчивости, здоровья и/или благополучия животных являются важными причинами для перехода на растительную диету. По данным Statista, мировые продажи растительных продуктов уже достигли 29,4 миллиарда долларов США в 2020 году. К 2030 году эта цифра, как ожидается, вырастет до 161,9 миллиарда долларов США.
"Поэтому неудивительно, что существует большой спрос на биоматериалы, которые могут улучшить ощущения во рту от растительных альтернатив пище", — говорит Санджай Карант, первый автор и научный сотрудник младшей исследовательской группы "Механорецепторы" в Институте Лейбница. Белковые нановолокна, полученные из бобов, являются одним из таких биоматериалов.
Особые белковые молекулы
Белковые нановолокна — это особые белковые молекулы, организованные в крошечные структуры. Они обладают уникальными физико-химическими свойствами, которые могут оказывать долгосрочное влияние на текстуру и, следовательно, на ощущения во рту от пищи.
Хотя об их образовании и физических свойствах в жидких средах известно многое, мало исследований посвящено тому, как эти фибриллы влияют на клетки в физиологических условиях. Например, не хватает исследований на клеточных модельных системах, которые позволили бы в будущем делать выводы о восприятии текстуры белковых нановолокон.
Именно здесь начинается исследование команды Института Лейбница под руководством руководителя младшей исследовательской группы Мелани Кёлер. Её команда сосредоточена на изучении ощущений от пищи во рту. Используя современные технологии, исследовательская группа впервые изучила, как белковые нановолокна из бобов влияют на клетки человеческой клеточной линии так называемых механорецепторных клеток.
Физиологические условия
Изучая модельные клетки в физиологических условиях, исследователи сначала с помощью атомно-силовой микроскопии обнаружили, что нановолокна делают поверхностную структуру клеток более шероховатой, не меняя их общей эластичности. "Поскольку биофизический эффект был не очень выраженным, мы дополнительно исследовали, что происходит на молекулярном уровне", — объясняет руководитель исследования Мелани Кёлер.
Тесты показали, что добавление нановолокон в культуральную среду клеток изменяет активность генов рецепторов, которые играют роль в восприятии текстуры пищи. К ним относятся механочувствительные ионные каналы, такие как piezo-рецепторы, а также рецепторы, обнаруживающие жирные кислоты. Дальнейшие исследования на искусственных клеточных мембранах также показали, что фибриллы взаимодействуют с мембранами через липиды, что влияет на эластичность мембраны в этой тестовой системе.
"Хотя наше исследование все еще находится на ранней стадии, наши биофизические и биохимические результаты уже предполагают, как нановолокна могут влиять на восприятие текстуры и жира", — говорит Мелани Кёлер. "Поэтому мы хотим углубить наши новые выводы в будущих экспериментах и сенсорных исследованиях. В долгосрочной перспективе мы хотим найти новые применения для растительных нановолокон для разработки сенсорно привлекательных продуктов с улучшенной текстурой".