Wie Eiweiß unter Hitze stockt

Hamburg/Tübingen - Ob in der Pfanne oder im Wasserbad – bei Temperaturen von mehr als 80 Grad wandelt sich flüssiges Eiweiß zu einer festen und dennoch flexiblen weißen Masse. Verantwortlich dafür ist erst die Entfaltung und eine darauf folgende Vernetzung der Eiweißmoleküle. Wie sich diese Protein-Netzwerke exakt ausbilden, haben nun deutsche Physiker mit Röntgenstrahlung genauer untersucht. Wie sie in der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ berichten, könnten ihre Ergebnisse die Modelle zur Beschreibung weicher Materie verbessern und zu konkreten Anwendungen in der Lebensmittelindustrie führen.

Nafisa Begam und ihre Kollegen an der Universität Tübingen füllten frisches Hühnereiweiß in eine Küvette aus Quarzglas mit anderthalb Millimeter Durchmesser. Diese Probe erhitzten sie auf 80 Grad Celsius und verfolgten die Bildung der Proteinnetzwerke. Dazu nutzten sie Röntgenpulse an der Synchrotronquelle Petra III in Hamburg. Sowohl über die Streuung der Röntgenstrahlung als auch mit der Methode der Röntgen-Photon-Korrelationsspektroskopie offenbarte sich die Dynamik der filigranen Netzwerkstrukturen über einen Zeitraum von einer knappen Viertelstunde.

Die Analyse der Daten ergab, dass sich innerhalb der ersten knapp drei Minuten die Proteinketten zu einem fraktalartigen Netzwerk verknüpften. Die mittlere Maschenweite in diesem Netzwerk konnten die Forscher auf etwa 400 Nanometer bestimmen. In dieser ersten Phase breiteten sich die Netzwerkstrukturen exponentiell aus. Danach stagnierte die Vernetzung und es bildeten sich keine weiteren Strukturen.

Diese detaillierte Eiweiß-Studie hat das Potenzial, um verbesserte Modelle zur Beschreibung von weicher Materie zu entwickeln. Das Forscherteam hält es auch für möglich, dass die Ergebnisse in der Lebensmittelindustrie zu optimierten Prozessen für die Verarbeitung von Hühnereiweiß führen könnten.