Исследователи из Института биологии пищевых систем имени Лейбница в Мюнхенском техническом университете впервые изучили, как белковые структуры, полученные из конских бобов, влияют на клеточную модель человеческих оральных тактильных клеток. Эти сенсорные клетки реагируют на механические стимулы, такие как давление, и играют ключевую роль в восприятии текстуры и вкусовых ощущений от еды и напитков.
Новые результаты, опубликованные в журнале Foods, особенно важны для развивающейся индустрии растительных альтернатив животноводческой продукции.
По данным Statista, мировые продажи растительных альтернатив уже достигли 29,4 млрд долларов США в 2020 году. Ожидается, что к 2030 году эта цифра вырастет до 161,9 млрд долларов США.
«Поэтому неудивительно, что существует большой спрос на биоматериалы, которые могут улучшить вкусовые ощущения от растительных альтернативных продуктов питания. Белковые нанофибриллы, полученные из конских бобов, являются одним из таких биоматериалов», - рассказывает Санджай Карант, первый автор и научный сотрудник младшей исследовательской группы механорецепторов в Институте Лейбница.
Белковые нанофибриллы — это особые белковые молекулы, организованные в крошечные структуры. Они обладают уникальными физико-химическими свойствами, которые могут оказывать длительное воздействие на текстуру и, следовательно, на вкусовые ощущения от пищи.
Хотя многое известно об их формировании и физических свойствах в жидких средах, мало исследований проведено о том, как эти фибриллы влияют на клетки в физиологических условиях. Например, отсутствуют исследования клеточных модельных систем, которые позволили бы сделать выводы о восприятии текстуры белковых нанофибрилл.
Именно здесь и начинается исследование команды под руководством младшего руководителя исследовательской группы Мелани Кёлер. Ученые фокусируется на ощущении во рту пищи. Используя самые современные технологии, исследовательская группа впервые изучила, как белковые нанофибриллы из конских бобов влияют на клетки человеческой клеточной линии так называемых механорецепторных клеток.
При изучении модельных клеток в физиологических условиях исследователи впервые обнаружили с помощью атомно-силовой микроскопии, что нанофибриллы делают поверхностную структуру клеток шероховатой, не меняя их общую эластичность. «Поскольку биофизический эффект был не очень выражен, мы дополнительно исследовали, что происходило на молекулярном уровне», - объясняет главный исследователь Мелани Кёлер.
Тесты показали, что добавление нанофибрилл в культуральную среду клеток изменило активность генов рецепторов, которые играют роль в восприятии текстуры пищи. К ним относятся механочувствительные ионные каналы, такие как пьезорецепторы, а также рецепторы, которые обнаруживают жирные кислоты. Дальнейшие исследования искусственных клеточных мембран также показали, что фибриллы взаимодействуют с мембранами через липиды, что влияет на эластичность мембран в этой тестовой системе.
«Хотя наше исследование все еще находится на ранних стадиях, наши биофизические и биохимические результаты уже предполагают, как нанофибриллы могут влиять на восприятие текстуры и жира. Поэтому мы хотим углубить наши новые открытия в будущих экспериментах и сенсорных исследованиях. В долгосрочной перспективе мы хотим найти новые применения для растительных нанофибрилл, чтобы разрабатывать сенсорно привлекательные продукты с улучшенной текстурой», - сказала Мелани Кёлер.
Источник: Leibniz Institute for Food Systems Biology. Автор: Гизела Олиас.
На фото - доктор Санджай Карант работает с атомно-силовым микроскопом. Автор фото: G. Olias / Leibniz-LSB@TUM.
