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x光束中的鸡蛋森みお:当你烹饪鸡蛋时,它会发生什么

物理学 2021-10-22 23:59:46

图宾根大学 当加热时,原本透明的鸡蛋清中的蛋白质形成一个紧密网状的不透明网络

学分:图宾根大学 一组科学家一直在使用DESY的x光源佩特拉三号来分析鸡蛋烹饪时发生的结构变化

这项工作揭示了鸡蛋白中的蛋白质是如何在加热时展开并相互交联形成固体结构的

他们的创新方法可能会引起食品工业以及围绕蛋白质分析的广泛研究领域的兴趣

由图宾根大学的弗兰克·施赖伯教授和西根大学的克里斯蒂安·古特教授领导的两个小组与DESY和欧洲XFEL的科学家合作,在《物理评论快报》杂志的两篇文章中报道了这项研究

鸡蛋是最通用的食物成分之一

它们可以采取凝胶或泡沫的形式,它们可以是相对固体的,也可以作为乳液的基础

在大约80摄氏度时,蛋清变成固体和不透明的

这是因为蛋清中的蛋白质形成了一个网络结构

研究蛋清的精确分子结构需要高能辐射,如x光,它能够穿透不透明的蛋清,其波长不比被检查的结构长

受控加热 “要想详细了解结构演变,你必须在微米尺度上研究这一现象,”博士解释道

第一项研究的主要作者纳菲沙·贝甘是施赖伯小组的亚历山大·冯·洪堡成员

科学家们使用所谓的x光光子相关光谱(XPCS),通过特定的几何形状,他们可以确定蛋清中蛋白质的结构和动力学

在佩特拉三号的P10束线实验中,科学家们使用了超市里的一个鸡蛋,并将蛋清注入一个直径为1

5毫米

DESY的合著者法比安·韦斯特梅尔解释说:“在里面,蛋清以受控的方式被加热,而我们则借助x光对其进行分析。”

“x光光束被扩大到0

1乘0

1毫米,以保持辐射剂量低于蛋白质结构的损伤阈值

" 三分钟鸡蛋中的指数网络形成 测量结果揭示了蛋白在大约一刻钟内的动态变化

在最初的三分钟里,蛋白质网络呈指数级增长,大约五分钟后达到一个平台期,在此期间几乎没有形成更多的蛋白质链

此时,蛋白质网络的平均网眼尺寸约为0

4微米(千分之一毫米)

在第二项研究中,研究小组使用XPCS技术研究了蛋白质溶液在高和低蛋白质浓度域中的自组织,作为细胞生物学中结构形成的一个例子

在这个过程中,他们能够随着时间的推移跟踪温度相关的动态

“在高蛋白质密度下,迁移率降低,这减慢了相分离

这对于系统的特殊动力学来说是很重要的,”来自施赖伯小组的主要作者安妮塔·吉雷利报道

这些由德国联邦教育和研究部(BMBF)资助的研究不仅揭示了蛋白结构变化的新细节,而且证明了实验概念,这也可以用于其他样本,正如第二项研究所证明的那样

“成功应用x光光子相关光谱开辟了研究生物分子动力学的新途径,如果我们要正确理解它们,这是必不可少的,”施赖伯评论道

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