Hard Science at Haute Cuisine
Ang mga molecular gastronomist ay nagbubungkal ng mga protina at polimer / inilathala ng Bagong Max Planck Research
Ang isang pisiko sa Mainz Max Planck Institute para sa Polymer Research na elegante ay pinagsama ang kanyang pananaliksik sa malambot na bagay sa pagluluto bilang isang agham. Ang "molekular gastronomer" na si Thomas A. Vilgis samakatuwid ay nagiging kusina sa kusina. Ang pinakahuling isyu ng MaxPlanckResearch (4 / 2003) ay bumisita sa Vilgis at inilarawan kung ano ang mangyayari kapag ang "Hard Science" ay nakakatugon sa "Haute Cuisine".Bakit nagiging malambot ang karne sa pamamagitan ng pagluluto, ngunit sa pamamagitan ng matagal na pag-init sa isang matigas na sapatos na nag-iisa? Ano ang mangyayari kapag hinahagupit ang mga itlog ng puti o paglilinaw ng mantikilya? Ang mga tanong tulad ng kimika at pisika ng mga litson, sarsa o puddings ay tinugunan ng mga siyentipiko na tinatawag na kanilang sarili na "molekular gastronom". Sumali sa kanila si Thomas Vilgis. Siya ay isang buong-panahong mananaliksik sa Max Planck Institute para sa Polymer Research sa Mainz, Alemanya, sinisiyasat ang mga katangian ng mga polymer, biopolymer at mga kumplikadong materyales na maaaring magamit upang mabuo ang mga ito.
Larawan 1: Ang mikroskopiko na imahe ng mga puti ng itlog ay malinaw na ipinapakita na ang mga dingding ng mga bula ng hangin ay itinayo tulad ng mga sandwich: ang mga layer ng protina na aktibo sa ibabaw ay direktang nakikipag-ugnay sa hangin, kasama ang may tubig na yugto na naka-embed sa pagitan.
Larawan: MPI para sa Polymer Research
Ang mga emulsyon, suspensyon, foam, gel, biological membrane o fibers ay binubuo ng napakalaking mga molekula. Ang mga molekulang ito, na madalas na mga polymer, ay nakakaimpluwensya sa bawat isa sa maraming sukat na sukat: Ang saklaw mula sa nanometers (bilyon-bilyong metro) hanggang sa micro- o kahit na millimeter. Binibigyan nito ang lahat ng mga materyales na kumplikado at nang sabay na mga katangian ng katangian. Iyon ang dahilan kung bakit binubuod ng mga siyentista ngayon ang mga ito sa ilalim ng term na payong na "malambot na bagay", na nangangahulugang isang maraming nalalaman at napaka-pabagu-bagong larangan ng pagsasaliksik. Kasama sa malambot na bagay ang lahat ng mga biological na materyal - bukod sa mga biomineral sa mga buto at ngipin - at sa gayon lahat ng kinakain natin.
Ang isang kagiliw-giliw na diskarte sa pagluluto ay nagmula sa pananaw ng mga protina, halimbawa. Ang mga biopolymers na ito ay malalaking mga molekula na binubuo ng libu-libong mga atomo. Sa mga nabubuhay na organismo, ginagampanan nila ang sentral na papel sa halos lahat ng proseso ng biochemical. Ang mapagpasyang kadahilanan dito ay ang mga molekulang ito ay maaaring baguhin ang kanilang hugis - at sa gayon din ang kanilang biological function: ang ilang mga protina ay maaaring lumipat sa pagitan ng isang tulad ng dahon na nakatiklop na hugis at isang helical helix. Ayon sa kasalukuyang kaalaman, ang mga nasabing proseso ay nagpapalitaw pa rin ng mga sakit sa utak tulad ng BSE.
Larawan 2: Tingnan ang hugis ng isang bahagyang "hindi nakabukas" na molekulang modelo ng protina sa iba't ibang mga pagpapalaki. Kaliwa: Ang pinakamalakas na pagpapalaki ay nagpapakita ng pangunahing istraktura na may mga indibidwal na atomo na 0,1 hanggang 0,2 nanometers lamang (bilyongbilyong isang metro) ang pagitan. Makikita mo rito ang mga amino acid na bumubuo ng pangunahing mga bloke ng gusali ng protina. Ang pag-andar ng protina at pangalawang istraktura nito (gitna) ay nakasalalay sa kanilang pagkakasunud-sunod: Maaari itong binubuo ng iba't ibang mga elemento tulad ng heliks o mga istraktura ng sheet. Ang pangalawang istraktura sa wakas ay gumugulo upang mabuo ang globular, spherical tertiary na istraktura ng kumpletong molekula, na aktibo sa biologically (kanan).
Larawan: Helmut Rohrer
Si Thomas A. Vilgis at ang kanyang koponan ay bumubuo ng mga bagong modelo ng matematika, halimbawa upang mas maunawaan ang mode ng pagkilos ng mga antibodies at enzyme. Bilang mga catalista, ang mga enzyme ay nagpapabilis sa mga reaksyon ng biochemical sa organismo, na kung saan posible ang maraming mahahalagang pag-andar. Gayunpaman, ang ilang mga enzyme ay maaari ring makatulong sa pagluluto, halimbawa bilang "meat tenderizers". Tumatakbo ang mga fibre ng collagen dito upang ang biological tissue ay matatag at nababanat nang sabay. Ang mga biopolymer fibers na ito ay binubuo ng isang napaka-matatag na molekular triple helix - ngunit ginagawa nitong matigas ang hilaw na karne. Ang pag-init o ang pagkilos ng ilang mga enzyme, halimbawa mula sa katas ng sariwang pinya o igos, ay maaaring magbago ng collagen: matunaw ang triple helices at pagsamahin ang mga polymer upang mabuo ang isang maluwag na spatial network. Lumilikha ito ng isang gel at nagiging malambot ang karne.
Nag-aalok ang kusina ng iba't ibang mga kumplikadong materyales - at sa gayon maraming pagkain para sa pang-agham na pag-usisa ng mga molekular restaurateur. Ang mga interface, halimbawa, ay may partikular na interes: sa pagkain kadalasan ay binubuo sila ng isang layer ng mga inorder na protina na kaunting nanometers lamang ang kapal. Ang mga nasabing layer ay maaaring, halimbawa, ikonekta ang mga patak ng tubig at taba na kung hindi man maitaboy ang bawat isa. Lumilikha ito ng mga emulsyon tulad ng gatas at mantikilya. Ang mga interface ng molecular ay nagbibigay din ng mga bula ng hangin sa foam na sapat na katatagan. Upang magawa ito, ang mga molekulang protina, na naroroon bilang isang bola sa puting itlog, ay dapat munang "hindi nakabukas": Ginagawa ito sa pamamagitan ng paghagupit gamit ang palo. Ang transparent na puti ng itlog ay nagiging opaque na puti ng itlog. Ang nabagong mga molekula ng protina ay maaari na ngayong isara ang mga molekula ng tubig sa itlog sa pinong, tulad ng sandwich na lamad. Ang mga lamad na ito ay pumulupot sa mga bula ng hangin sa foam ng itlog bilang matatag na takip. Ito ay kamangha-mangha na tulad ng isang krudo aparato bilang isang palis ay maaaring baguhin ang hugis ng mga molekula lamang ng ilang mga nanometers sa laki. Kaya't ang nanotechnology ay may mahabang tradisyon sa kusina!
Ang MaxPlanckResearch 4/2003 ay nai-publish na ngayon. Ang 76-pahinang buklet ay nag-uulat sa isang kapanapanabik at naiintindihang pamamaraan mula sa mga instituto ng Max Planck Society. Nakatuon ang isyung ito sa "Optical Horizons": Ang mikroskopyo ay 400 taong gulang - at hindi pa rin naubos. Damhin ang mga mapanlikha na pamamaraan na ginagamit ng mga siyentista ngayon upang maglakbay sa mundo ng pinakamaliit at pinakamaliit at kung anong kamangha-manghang pananaw na nakuha nila sa proseso. Ang sanaysay ay nagtanong ng katanungang "Gaano karaming utak ang nangangailangan ng katalinuhan?", Sinisiyasat ng rubric Research & Society ("Mga laro sa Numero - Mga ilusyon ng katiyakan") ang mga sanhi ng mga pagkakamali sa pag-iisip at maling paghuhusga, ang unang kaalaman na nakatuon sa mga modelo ng epekto ng mga kemikal sa kapaligiran. Karagdagang mga artikulo sa magazine: "Ang dakilang tagapagbalita" (para sa ika-100 kaarawan ni Konrad Lorenz) at "SUSY with the Benedictines" (isang hindi pangkaraniwang pagpupulong ng mga physicist sa Maria Laach monasteryo).
Ang MaxPlanckResearch ay lilitaw ng apat na beses sa isang taon. Maaari kang mag-subscribe sa magazine sa agham sa press office ng Max Planck Society o gamitin ang aming web form. Libre ang subscription.
Mga nauugnay na link:
[1] MaxPlanck Research sa Internet: http://www.mpg.de/
Orihinal na trabaho:
N. Lee, TA Vilgis - Single chain force spectroscopy - binabasa ang pagkakasunud-sunod ng mga modelo ng protina ng HP - Eur. Phys. J. B 28, 415 (2002)
N. Lee, TA Vilgis - Mas gusto na adsorption ng mga hydrophobic-polar na protina ng modelo sa mga pattern na ibabaw - Phys. Rev E 67, 050901 (2003)
E. Jarkova, N. Lee, TA Vilgis - Pamamaga ng pamamaga ng mga tumutugong amphiphilic gels - J. Chem. Phys. 119, 3541 (2003)
Pinagmulan: Mainz [mpg]
