Un equipo de científicos ha estado utilizando la fuente de rayos X PETRA III de DESY para analizar los cambios estructurales que tienen lugar en un huevo cuando lo cocinas. El trabajo revela cómo las proteínas en la clara de un huevo de gallina se despliegan y se entrecruzan entre sí para formar una estructura sólida cuando se calienta. Su método innovador puede ser de interés para la industria alimentaria, así como para el amplio campo de investigación que rodea al análisis de proteínas. La cooperación de dos grupos, dirigido por el profesor Frank Schreiber de la Universidad de Tübingen y el profesor Christian Gutt de la Universidad de Siegen, con científicos de DESY y European XFEL informa la investigación en dos artículos en la revista Cartas de revisión física .

Los huevos se encuentran entre los ingredientes alimentarios más versátiles. Pueden tomar la forma de gel o espuma, pueden ser comparativamente sólidos y también servir como base para emulsiones. Aproximadamente a 80 grados Celsius, la clara de huevo se vuelve sólida y opaca. Esto se debe a que las proteínas de la clara de huevo forman una estructura de red. Estudiar la estructura molecular exacta de la clara de huevo requiere radiación energética, como radiografías, que puede penetrar la clara de huevo opaca y tiene una longitud de onda que no es más larga que las estructuras que se examinan.

Calefacción controlada

"Para comprender la evolución estructural en detalle, tienes que estudiar el fenómeno en la escala micrométrica, "explica el Dr. Nafisa Begam, el autor principal del primer estudio, quien es miembro de Alexander von Humboldt en el grupo de Schreiber. Los científicos utilizaron la llamada espectroscopia de correlación de fotones de rayos X (XPCS) con una geometría específica que les permitió determinar la estructura y la dinámica de las proteínas en la clara de huevo.

Para sus experimentos en la línea de luz P10 en PETRA III, los científicos utilizaron un huevo de gallina de un supermercado y llenaron la clara de huevo en un tubo de cuarzo con un diámetro de 1,5 milímetros. "Dentro, la clara de huevo se calentó de forma controlada mientras la analizamos con la ayuda de las radiografías, "explica el coautor de DESY, Fabian Westermeier." El haz de rayos X se expandió a 0,1 por 0,1 milímetros, para mantener la dosis de radiación por debajo del umbral de daño de las estructuras proteicas ".

Formación de red exponencial en el huevo de tres minutos.

Las mediciones revelan la dinámica de las proteínas en la clara de huevo durante un período de aproximadamente un cuarto de hora. Durante los primeros tres minutos, la red de proteínas creció exponencialmente, alcanzando una meseta después de unos cinco minutos, en el que prácticamente no se formaron más enlaces de proteínas. En este momento, el tamaño medio de la malla de la red de proteínas fue de aproximadamente 0,4 micrómetros (milésimas de milímetro).

En el segundo estudio, el equipo utilizó la técnica XPCS para investigar la autoorganización de soluciones de proteínas en dominios con, respectivamente, alta y baja concentración de proteínas, como ejemplo de formación de estructuras en biología celular. En el proceso, pudieron seguir la dinámica dependiente de la temperatura a lo largo del tiempo. "Con altas densidades de proteínas, la movilidad disminuye, lo que ralentiza la separación de fases. Esto es importante para la dinámica especial del sistema, "informa la autora principal Anita Girelli del grupo de Schreiber.

Los estudios, que fueron financiados por el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF), no solo revelan nuevos detalles sobre los cambios estructurales que ocurren en las claras de huevo, sino también probar el concepto experimental, que también se puede utilizar para otras muestras, como lo demuestra el segundo estudio. "La aplicación exitosa de la espectroscopia de correlación de fotones de rayos X abre una nueva forma de estudiar la dinámica de las biomoléculas, que es esencial si queremos entenderlos correctamente, ", Comenta Schreiber.