Proteini algi dizajnirani su za zaštitu zamrznutih peciva od izgaranja u zamrzivaču

Znanstvenici istražuju moguću uporabu proteina leda antifriza ledene alge

Devet algi Fragilariopsis cylindrus leži jedno pored drugog. Svaka od stanica sadrži dva kloroplasta u kojima energiju dobivaju fotosintezom. S bočne strane, čaša Fragilariopsis cylindrus mjeri oko 15 mikrona. © Gerhard Dieckmann, Institut Alfred Wegener
čitati naglas

Diatom fragilariopsis cylindrus uspijeva tamo gdje bi mnoga druga stvorenja pala u hladni šok - u morskom ledu Arktika i Antarktika. Njihov opstanak zagarantiran je antifrizom koji alge oslobađa u njihovo okruženje. Biolozi su sada uspjeli dekodirati genetski plan ovog prirodnog antifriza i proizvesti protein biotehnološki. U zajedničkom projektu s istraživačima hrane iz ttz Bremerhaven, sada se istražuje može li zaštita od mraza alge zaštititi smrznute rolete od razorne snage ledenih kristala.

Dijatomski Fragilariopsis cylindrus odabrao je jedno od najekstremnijih staništa na svijetu: morski led u polarnim predjelima. Kolonizira male kanale i šupljine koje nastaju kada se morska voda smrzne do leda. Voda u tim sićušnim ledenim špiljama hladi se u ekstremnim slučajevima do minus 20 Celzijevih stupnjeva i tada je gotovo sedam puta slanija od normalne morske vode. Alga, međutim, teško može naštetiti mrazu i slanoj vodi. Ona se brani i proizvodi takozvani protein protiv smrzavanja, koji odaje svojoj okolini.

"Na početku naših istraživanja znali smo da u prirodi postoje razni proteini protiv smrzavanja koji također imaju vrlo različite funkcije. Na primjer, u ribama smanjuju tačku smrzavanja krvi. U slučaju biljaka, u slučaju stvaranja leda, pojedini kristali teško narastu i ne mogu naštetiti tkivu na ovaj način ", kaže Maddalena Bayer-Giraldi, biologinja iz Instituta za polarna istraživanja Alfred Wegener. i istraživanje mora u Udruzi Helmholtz.

Nova skupina proteina protiv smrzavanja

Znanstvenica istražuje pitanje kako je život u ledu uopće moguć i brzo je otkrivena u svojim istraživanjima ledene alge: Protein antifriza Fragilariopsis cylindrus nije se uklapao ni u jednu poznatu skupinu proteina. "Pokazano je da protein antifriza ovog dijatoma pripada novoj skupini proteina protiv smrzavanja. Također malo spušta točku smrzavanja vode. Međutim, njegova su svojstva znatno izraženija u inhibiranju rasta ledenih kristala, mijenjanju mikrostrukture ledenih kristala, a samim tim i teksture leda. Sumnjamo da se na taj način led mijenja toliko značajno da se slana otopina ne ispire. Ostaje u kanalima, zbog čega se mali prolazi i šupljine u ledu nikada ne smrzavaju. Oni se samo sužavaju, ali ostaju stanište algama ", kaže Maddalena Bayer-Giraldi.

Njihova su istraživanja privukla i znanstvenike i stručnjake iz industrije. Možda nude polazišta za razvoj novog antifriza. "Proteini antifriza zanimljivi su za sve one primjene u kojima led nanosi štetu, poput proizvodnje boja ili površina koje bi trebale ostati bez leda", objašnjava biolog, prikaz

Moguća uporaba za duboko smrznute proizvode

Centar za transfer tehnologije (ttz) Bremerhaven pokazao je interes za svoje rezultate istraživanja. Njegov institut za prehrambenu tehnologiju i bioprocesno inženjerstvo traži nove metode protiv smrzavanja peciva s dubokim smrznutim proizvodima. Zasad se radi o zamrzavanju nepečenog kruha i kruha do primjetnih gubitaka u kvaliteti. Kristali leda, koji nastaju kada voda zamrzne u tijestu, uništavaju strukturu i ljepljiva svojstva tijesta i stanica kvasca, uzrokujući da peciva prilikom odmrzavanja otapaju do 20 posto svog volumena. Na površini se smrznuta hrana također osušila. Zajedno, biolozi i istraživači hrane sada žele pronaći način na koji se antifriz proteina dijatoma može koristiti tako ciljano u pekarama da se može kontrolirati stvaranje ledenih kristala tijekom dubokog zamrzavanja.

Bayer-Giraldi se usredotočuje na dva ključna pitanja. Zanima me kako protein djeluje na ledu i kako oblikuje njegovu strukturu. Na primjer, još ne znamo u kojoj koncentraciji proteina antifriza se odvijaju ti procesi ili koji su uvjeti smrzavanja najbolji. Međutim, ta su pitanja ključna za industrijsku upotrebu proteina kao i za razumijevanje ekologije u morskom ledu, kaže biolog. Nakon njihovih otkrića uslijedit će testovi za pečenje i zamrzavanje stručnjaka za hranu. (Cryobiology 2012; doi: 10.1016 / j.cryobiol.2011.08.006)

(Institut za polarna i morska istraživanja Alfred Wegener, 20.03.2012. - NPO)