Naukowcy z Leibniz Institute for Food Systems Biology na Technische Universität München po raz pierwszy przeprowadzili badania nad tym, jak struktury białkowe pochodzące z bobu wpływają na model komórkowy ludzkich receptorowych komórek dotykowych jamy ustnej. Te sensoryczne komórki reagują na bodźce mechaniczne, takie jak nacisk, i odgrywają kluczową rolę w postrzeganiu tekstury oraz odczuwania smaku jedzenia i napojów. Odkrycia mogą pomóc w lepszym zrozumieniu oraz udoskonaleniu percepcji sensorycznej żywności roślinnej, co przyczynia się do promowania bardziej zrównoważonej i zdrowej diety.
Wielu konsumentów kieruje się aspektami zrównoważonego rozwoju, zdrowia lub dobrostanu zwierząt, wybierając coraz częściej dietę opartą na produktach roślinnych. Jak podaje Statista, globalna sprzedaż żywności roślinnej osiągnęła już w 2020 roku wartość 29,4 miliarda dolarów, a prognozy wskazują, że do 2030 roku liczba ta może wzrosnąć nawet do 161,9 miliarda dolarów.
„Nie dziwi zatem silne zapotrzebowanie na materiały biomolekularne, które mogą poprawić odczucia w ustach związane z alternatywami produktów pochodzenia roślinnego”, mówi Sanjai Karanth, pierwszy autor badań i asystent badawczy w grupie badawczej Mechanoreceptorów w Leibniz Institute.
Jednym z takich biomateriałów są nanowłókna białkowe pochodzące z bobu, które mogą mieć znaczenie w opracowywaniu atrakcyjniejszych sensorycznie alternatyw żywności roślinnej.
Specyficzne właściwości białkowych nanostruktur
Nanowłókna białkowe to unikalne struktury molekularne, charakteryzujące się unikalnymi właściwościami fizykochemicznymi. Mogą one znacząco wpływać na teksturę, a tym samym na sposób, w jaki jedzenie jest odczuwane w jamie ustnej. Choć wiele wiadomo o formowaniu się tych włókien w środowiskach płynnych i ich właściwościach fizycznych, stosunkowo niewiele badań przeprowadzono do tej pory na temat ich działania na komórki w warunkach fizjologicznych.
Przyszłościowe badania nad systemami modelowymi komórek mogłyby pomóc wyciągnąć wnioski dotyczące percepcji tekstury w kontekście nanowłókien białkowych. To właśnie tym zagadnieniem zajęła się grupa badawcza prowadzona przez doktor Melanie Köhler, specjalistkę od aspektów sensorycznych żywności, która wykorzystała najnowocześniejsze technologie w badaniach nad wpływem nanowłókien z bobu na linie komórkowe receptorów mechanicznych człowieka.
Analiza w warunkach fizjologicznych
W przeprowadzonych eksperymentach naukowych, przy użyciu mikroskopii sił atomowych (AFM), badacze odkryli, że nanowłókna białek z bobu powodują zgrubienie struktury powierzchni komórek, nie zmieniając jednak ich ogólnej elastyczności. „Ponieważ efekty biochemiczne nie były zbyt wyraźne, postanowiliśmy sprawdzić, co dzieje się na poziomie molekularnym,” tłumaczy Melanie Köhler, główny badacz projektu.
Analizy wykazały, że dodanie nanowłókien do medium hodowlanego wpływało na aktywność genów receptorowych związanych z percepcją tekstury żywności. Do genów tych należały mechanosensoryczne kanały jonowe, takie jak receptory piezo, a także receptory wykrywające kwasy tłuszczowe. Dodatkowe eksperymenty z użyciem sztucznych błon komórkowych ujawniły, że nanowłókna oddziałują z błonami poprzez lipidy, co wpływało na ich elastyczność w tym modelu testowym.
„Mimo że nasze badania są na wczesnym etapie, już teraz wyniki biochemiczne i biofizyczne wskazują na to, jak nanowłókna mogą wpływać na odczuwanie tekstury i tłuszczu,” podsumowuje Köhler. „W kolejnych etapach chcemy pogłębić te wstępne odkrycia w przyszłych eksperymentach oraz badaniach sensorycznych. W dłuższej perspektywie mamy nadzieję znaleźć nowe zastosowania dla roślinnych nanowłókien w celu opracowania jeszcze lepszej pod względem sensoryki żywności o ulepszonej teksturze.”
