Röntgenblick ins Spiegelei

Ob in der Pfanne oder im Wasserbad – bei Temperaturen von mehr als 80 Grad Celsius verwandelt sich flüssiges Eiweiß zu einer festen und dennoch flexiblen Masse. Verantwortlich dafür sind die Eiweißmoleküle, die sich zuerst entfalten und danach mit benachbarten Proteinen vernetzen. Wie sich diese Netzwerke ausbilden, haben Physiker nun mithilfe von Röntgenstrahlung genauer untersucht. Wie sie in der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ berichten, lassen sich möglicherweise mit ihren Ergebnissen auch Prozesse in der Lebensmittelindustrie optimieren.

In ihrem Experiment füllten Nafisa Begam von der Universität Tübingen und ihre Kollegen zunächst frisches Hühnereiweiß in eine Küvette mit einem Durchmesser von anderthalb Millimetern. Diese Probe erhitzten sie auf 80 Grad Celsius und verfolgten die Eiweißproteine mithilfe von Röntgenstrahlung der Synchrotronquelle PETRA III am Forschungszentrum DESY in Hamburg. Dafür nutzten sie zwei Methoden: die sogenannte Röntgen-Kleinwinkelstreuung sowie die Röntgen-Photon-Korrelationsspektroskopie. Die Analyse der Daten offenbarte den Forschern die Dynamik der Netzwerkstrukturen im Eiweiß über einen Zeitraum von etwa einer Viertelstunde.

Bereits innerhalb der ersten drei Minuten verknüpften sich die Proteinketten zu einem fraktalartigen Netzwerk. Die mittlere Maschenweite in dem Netzwerk bestimmten Begam und ihre Kollegen auf etwa 400 Nanometer. Nachdem sich die Netzwerkstruktur in dieser ersten Phase exponentiell ausbreitete, stagnierte es danach und es bildeten sich keine weiteren Strukturen. Diese detaillierte Studie hat zukünftig nicht nur das Potenzial, die Modelle zur Beschreibung von weicher Materie weiter zu verbessern. Die Ergebnisse lassen sich womöglich auch in der Lebensmittelindustrie anwenden, etwa um Prozesse für die Verarbeitung von Hühnereiweiß zu optimieren.