Wildes blaues Wunder: X

In Lebensmitteln neigen die natürlichen Blautöne dazu, stimmungsvoll zu wirken.

Ein lustiger Lebensmittelfarbstoff mit einem wissenschaftlichen Namen – Phycocyanin – liefert ein leuchtend blaues Pigment, nach dem sich Lebensmittelunternehmen sehnen, aber es kann in Erfrischungsgetränken und Sportgetränken instabil sein und dann unter fluoreszierendem Licht in Lebensmittelregalen seine Farbtöne verlieren.

Mit Hilfe der Physik und der hellen Röntgenstrahlen von Cornells Synchrotron haben Cornell-Lebensmittelwissenschaftler das Rezept für das einzigartige Verhalten von Phycocyanin gefunden und haben nun die Chance, es zu stabilisieren, so eine neue Studie, die am 12. November in der American Chemical Society veröffentlicht wurde Zeitschrift BioMacromolecules.

„Phycocyanin hat eine leuchtend blaue Farbe“, sagte Alireza Abbaspourrad, Youngkeun Joh-Assistenzprofessorin für Lebensmittelchemie und Zutatentechnologie in der Abteilung für Lebensmittelwissenschaft der Hochschule für Landwirtschaft und Biowissenschaften. „Wenn man Phycocyanin allerdings in angesäuerte Getränke geben möchte, verblasst die blaue Farbe durch die thermische Behandlung schnell.“

Die Studie „Tuning C-Phycocyanin Photoactivity via pH-Mediated Assembly–Disassembly“ wurde von Ying Li, einem Doktoranden der Lebensmittelwissenschaften, verfasst. Richard Gillilan, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung für makromolekulare Röntgenwissenschaften an der Cornell HighEnergy Synchrotron Source oder MacCHESS; und Abbaspourrad.

Die meisten Lebensmittelunternehmen, die Blautöne in ihren Lebensmitteln anstreben, verwenden synthetische Lebensmittelfarbstoffe, sagte Abbaspourrad. Phycocyanin ist ein natürliches und nährstoffreicheres Protein aus Algen, das den Hauptbestandteil von Spirulina darstellt und meist in Pulverform in Reformhäusern verkauft wird. Die Lebensmittelwissenschaftler wollten seine Farbeigenschaften und seine Wirkungsweise verstehen.

Lebensmittelwissenschaft trifft auf Physik. Die Forscher arbeiteten mit der Macromolecular Diffraction Facility der Cornell High Energy Synchrotron Source (MacCHESS) zusammen und verwendeten Größenausschlusschromatographie gekoppelt mit Kleinwinkel-Röntgenstreuung (SEC-SAXS) an einer Strahllinie.

Phycocyanin wurde in eine biologische Flüssigkeit gegeben und in das MacCHESS-Labor gebracht. Dort wurden intensive Röntgenstrahlen der Strahllinie in winzige Tropfen der Flüssigkeit geleitet. Die Kleinwinkel-Röntgenstreuung zeigte, dass sich die Molekülstränge mit zunehmendem pH-Wert in unterschiedliche Formen, Falten und Anordnungen veränderten.

„Wenn sich der pH-Wert ändert, bilden sich die Phycocyaninmoleküle auf unterschiedliche Weise“, sagte Li. „Wenn der pH-Wert steigt, kommen die Moleküle zusammen, und wenn der pH-Wert sinkt, zerfallen die Moleküle.

„Während wir den Umweltreiz für das Phycocyanin veränderten, modulierten die Moleküle ihr Verhalten in Bezug auf die Art und Weise, wie sie mit Licht interagieren“, sagte sie. „Es ist ein Zusammenhang zwischen der Proteinstruktur und der Farbstabilität.“

Der Säuregehalt der Umgebung könne im Wesentlichen einen Aufbau-Demontage-Weg vermitteln, sagte Abbaspourrad. „Durch die Röntgenstreuung konnten wir die Proteine ​​sehen und sehen, wie ihre Monomere zusammengebaut werden und wie sich die Oligomere zerlegen“, sagte er. „Das ist die Ursache dafür, dass die blaue Farbe verblasst.“

Diese Forschung wurde vom US-Landwirtschaftsministerium (National Institute of Food and Agriculture) finanziert, und CHESS wird von der National Science Foundation des Staates New York sowie den National Institutes of Health und dem National Institute of General Medical Sciences unterstützt.

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