कठिन विज्ञान और हाउते भोजन
आणविक restaurateurs प्रोटीन और पॉलिमर हथकंडा / Neue MaxPlanckResearch प्रकाशित
मैन्ज़ में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर पॉलिमर रिसर्च के एक भौतिक विज्ञानी ने नरम पदार्थ पर अपने शोध को एक विज्ञान के रूप में पकाने के साथ जोड़ा। "आणविक संयोजक" थॉमस ए। विलगिस के लिए, इसलिए रसोई एक प्रयोगशाला है। विलगिस ने मैक्सप्लानकॉन्च खोज (4/2003) के नवीनतम अंक का दौरा किया और वर्णन किया कि "हार्ड साइंस" "हाउट व्यंजन" से मिलने पर क्या होता है।जब यह पकाया जाता है, तो मीट को क्यों टेंडर किया जाता है, लेकिन जब इसे बहुत लंबा गर्म किया जाता है, तो एक सख्त जूते में? अंडे का सफेद भाग या मक्खन को साफ करते समय क्या होता है? वैज्ञानिक जो खुद को "आणविक संयोजक" कहते हैं, वे रोस्ट्स, सॉस या पैडिंग के रसायन विज्ञान और भौतिकी के बारे में ऐसे सवालों से निपटते हैं। थॉमस विलगिस उनमें से एक है। वह पॉलज़ में पॉलिमर रिसर्च के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट में पूर्णकालिक शोधकर्ता हैं, पॉलिमर, बायोपॉलिमर्स और उन्हें बनाने वाली जटिल सामग्रियों के गुणों पर शोध कर सकते हैं।
अंजीर। 1: अंडे की सफेदी की सूक्ष्म छवि स्पष्ट रूप से दिखाती है कि हवा के बुलबुले की दीवारों को सैंडविच की तरह बनाया गया है: सतह-सक्रिय प्रोटीन परतें हवा के सीधे संपर्क में हैं, बीच में जलीय चरण के साथ।
छवि: पॉलिमर रिसर्च के लिए एम.पी.आई.
पायस, निलंबन, फोम, जैल, जैविक झिल्ली या फाइबर में बहुत बड़े अणु होते हैं। ये अणु, अक्सर पॉलिमर, कई आकार के तराजू में एक दूसरे को प्रभावित करते हैं: वे नैनोमीटर (एक मीटर के अरबों) से लेकर सूक्ष्म- या मिलीमीटर तक होते हैं। यह इन सभी सामग्रियों को जटिल और एक ही समय में विशेषता गुण देता है। यही कारण है कि वैज्ञानिक आज इसे "नरम पदार्थ" शीर्षक के तहत संक्षेप में प्रस्तुत करते हैं, जो अनुसंधान के एक बहुमुखी और बहुत गतिशील क्षेत्र के लिए खड़ा है। नरम पदार्थ में सभी जैविक सामग्री शामिल हैं - हड्डियों और दांतों में बायोमिनरल के अलावा - और इसलिए हम जो कुछ भी खाते हैं।
खाना पकाने के लिए एक दिलचस्प दृष्टिकोण, उदाहरण के लिए, प्रोटीन के दृष्टिकोण से उत्पन्न होता है। ये बायोपॉलिमर बड़े अणु हैं जो हजारों परमाणुओं से बने होते हैं। जीवित जीवों में वे व्यावहारिक रूप से सभी जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में एक केंद्रीय भूमिका निभाते हैं। निर्णायक कारक यह है कि ये अणु अपने आकार को बदल सकते हैं - और इस प्रकार उनका जैविक कार्य भी: कुछ प्रोटीन एक पत्ती जैसी मुड़ी हुई आकृति और एक पेचदार हेलिक्स के बीच स्विच कर सकते हैं। जहाँ तक हम आज जानते हैं, ऐसी प्रक्रियाएँ भी बीएसई जैसे मस्तिष्क रोगों को ट्रिगर करती हैं।
अंजीर। 2: विभिन्न आवर्धन में आंशिक रूप से "अनजाने" प्रोटीन मॉडल अणु के आकार को देखें। वाम: सबसे मजबूत आवर्धन अलग-अलग परमाणुओं के साथ प्राथमिक संरचना को केवल 0,1 से 0,2 नैनोमीटर (एक मीटर के अरबवें हिस्से) से अलग दिखाता है। यहां आप अमीनो एसिड देख सकते हैं जो प्रोटीन के बुनियादी निर्माण खंड बनाते हैं। प्रोटीन और इसकी द्वितीयक संरचना (मध्य) का कार्य उनके अनुक्रम पर निर्भर करता है: इसमें विभिन्न तत्व जैसे हेलिकॉप्टर या शीट संरचना शामिल हो सकते हैं। माध्यमिक संरचना अंततः पूर्ण अणु के गोलाकार, गोलाकार तृतीयक संरचना को बनाने के लिए स्पर्श करती है, जो जैविक रूप से सक्रिय (दाएं) है।
चित्र: हेल्मुट रोहर
थॉमस ए। विलगिस और उनकी टीम नए गणितीय मॉडल विकसित कर रही है, उदाहरण के लिए एंटीबॉडी और एंजाइम की कार्रवाई के तरीके को बेहतर ढंग से समझने के लिए। उत्प्रेरक के रूप में, एंजाइम जीव में जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं, जो कि कई महत्वपूर्ण कार्यों को संभव बनाता है। कुछ एंजाइम खाना पकाने में भी मदद कर सकते हैं, उदाहरण के लिए "मांस निविदा" के रूप में। कोलेजन फाइबर इसके माध्यम से चलते हैं ताकि जैविक ऊतक एक ही समय में दृढ़ और लोचदार हो। इन बायोपॉलिमर फाइबर में बहुत स्थिर आणविक ट्रिपल हेलिक्स होता है - लेकिन यह कच्चे मांस को कठोर बनाता है। ताप या कुछ एंजाइमों की क्रिया, उदाहरण के लिए ताजे अनानास या अंजीर के रस से, कोलेजन को रूपांतरित कर सकती है: ट्रिपल हेलीकॉप्टर विघटित हो जाते हैं और पॉलिमर एक ढीले स्थानिक नेटवर्क का निर्माण करते हैं। इससे एक जेल बनता है और मांस कोमल हो जाता है।
रसोई विभिन्न जटिल सामग्री प्रदान करती है - और इस प्रकार आणविक रेस्तरां के वैज्ञानिक जिज्ञासा के लिए बहुत सारे भोजन। उदाहरण के लिए, इंटरफेस बहुत रुचि रखते हैं: भोजन में वे आमतौर पर आदेशित प्रोटीन की एक परत से मिलकर होते हैं जो केवल कुछ नैनोमीटर मोटी होती है। इस तरह की परतें, उदाहरण के लिए, पानी और वसा की बूंदों को जोड़ सकती हैं जो अन्यथा एक दूसरे को पीछे हटाना होगा। इससे दूध और मक्खन जैसे इमल्शन बनते हैं। आणविक इंटरफेस भी फोम में हवा के बुलबुले को पर्याप्त स्थिरता देते हैं। ऐसा करने के लिए, प्रोटीन के अणु, जो अंडे की सफेदी में एक गेंद के रूप में मौजूद होते हैं, उन्हें पहले "अनवाउंड" होना चाहिए: यह व्हिस्क के साथ मारकर किया जाता है। पारदर्शी अंडे का सफेद अपारदर्शी अंडा सफेद हो जाता है। संशोधित प्रोटीन अणु अब ठीक अंडे, सैंडविच जैसी झिल्लियों में पानी के अणुओं को घेर सकते हैं। ये झिल्ली अंडे के फोम में हवा के बुलबुले के चारों ओर स्थिर आवरण बनाती हैं। यह आश्चर्यजनक है कि व्हिस्क के रूप में इस तरह के क्रूड डिवाइस अणुओं के आकार को केवल कुछ नैनोमीटर आकार में बदल सकते हैं। इसलिए नैनो तकनीक रसोई में एक लंबी परंपरा है!
MaxPlanckResearch 4/2003 अब प्रकाशित किया गया है। मैक्स प्लैंक सोसाइटी के संस्थानों से 76-पेज की बुकलेट एक रोमांचक और समझने योग्य तरीके से रिपोर्ट करती है। यह मुद्दा "ऑप्टिकल क्षितिज" पर केंद्रित है: माइक्रोस्कोप 400 साल पुराना है - और अभी भी समाप्त नहीं हुआ है। उन सरल तरीकों का अनुभव करें जो वैज्ञानिक आज छोटी और छोटी दुनिया में यात्रा करने के लिए उपयोग करते हैं, और इस प्रक्रिया में उन्हें क्या शानदार अंतर्दृष्टि मिलती है। निबंध प्रश्न पूछता है "मस्तिष्क को बुद्धि की कितनी आवश्यकता है?", रुब्रिक रिसर्च एंड सोसाइटी ("संख्या खेल - भ्रम की निश्चितता") सोच त्रुटियों और गलतफहमी के कारणों की जांच करती है, प्रथम-हाथ ज्ञान प्रभाव के मॉडल के लिए समर्पित है पर्यावरणीय रसायन। पत्रिका में आगे के लेख: "महान संचारक" (कोनराड लोरेंज के 100 वें जन्मदिन के लिए) और "सुशी विद द बेनेडिक्टिन्स" (मारिया लाच मठ में भौतिकविदों की एक असामान्य बैठक)।
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सम्बंधित लिंक्स:
[१] इंटरनेट पर मैक्सप्लैंक रिसर्च: http://www.mpg.de/
मूल काम:
एन ली, टीए विलगिस - एकल श्रृंखला बल स्पेक्ट्रोस्कोपी - एचपी प्रोटीन मॉडल के अनुक्रम को पढ़ना - ईयूआर। फिज। जे। बी। 28, 415 (2002)
एन। ली, टीए विलगिस - पैटर्न वाली सतहों पर हाइड्रोफोबिक-ध्रुवीय मॉडल प्रोटीन के अधिमान्य सोखना - भौतिकी। रेव ई 67, 050901 (2003)
ई। जारकोवा, एन। ली।, टीए विलगिस - उत्तरदायी एम्फ़िफ़िलिक जैल की सूजन व्यवहार - जे। केम। भौतिकी। 119, 3541 (2003)
स्रोत: मेंज [mpg]
