Più consistenza: proteine di fava per alimenti a base vegetale
I ricercatori scoprono nuovi modi per migliorare i prodotti a base vegetale
I ricercatori dell'Istituto Leibniz per la Biologia dei Sistemi Alimentari dell'Università Tecnica di Monaco hanno studiato per la prima volta come le strutture proteiche delle fave influenzino un modello cellulare di cellule tattili orali umane. Queste cellule sensoriali rispondono a stimoli meccanici come la pressione e svolgono un ruolo chiave nella percezione della consistenza e della sensazione in bocca di cibi e bevande. Le nuove scoperte potrebbero contribuire a migliorare la nostra comprensione e, in ultima analisi, a ottimizzare l'accettazione sensoriale degli alimenti a base vegetale per promuovere una dieta più sostenibile e più sana.
Il dottor Sanjai Karanth, scienziato dell'Istituto Leibniz per la Biologia dei Sistemi Alimentari dell'Università Tecnica di Monaco, lavora con il microscopio a forza atomica, Foto: G. Olias / Leibniz-LSB@TUM
G. Olias / Leibniz-LSB@TUM
Per molti consumatori, gli aspetti della sostenibilità ambientale, della salute e/o del benessere degli animali sono motivi importanti per optare sempre più spesso per una dieta a base vegetale. Secondo Statista, le vendite globali di alimenti a base vegetale hanno già raggiunto i 29,4 miliardi di dollari nel 2020. Si prevede che questa cifra salirà a 161,9 miliardi di dollari entro il 2030.
"Non sorprende quindi che vi sia una forte domanda di biomateriali in grado di migliorare la sensazione in bocca delle alternative alimentari a base vegetale", afferma Sanjai Karanth, primo autore e ricercatore associato del gruppo di ricerca Mechanoreceptors Junior dell'Istituto Leibniz. Le nanofibrille proteiche delle fave sono uno di questi biomateriali.
Molecole proteiche speciali
Le nanofibrille proteiche sono speciali molecole proteiche organizzate in strutture minuscole. Hanno proprietà fisico-chimiche uniche che possono avere un effetto duraturo sulla consistenza e quindi sulla sensazione in bocca degli alimenti.
Mentre si sa molto sulla loro formazione e sulle loro proprietà fisiche in mezzi liquidi, sono state condotte poche ricerche su come queste fibrille influenzino le cellule in condizioni fisiologiche. Ad esempio, mancano studi su sistemi cellulari modello che consentano di trarre conclusioni future sulla percezione della consistenza delle nanofibrille proteiche.
È proprio qui che entra in gioco la ricerca del team di Leibniz guidato dalla junior group leader Melanie Köhler. Il suo team si concentra sulla sensazione in bocca degli alimenti. Utilizzando tecnologie all'avanguardia, il gruppo di ricerca ha studiato per la prima volta come le nanofibrille proteiche delle fave agiscono sulle cellule di una linea cellulare umana di cosiddetti meccanocettori.
Indagini in condizioni fisiologiche
Studiando le cellule modello in condizioni fisiologiche, i ricercatori hanno innanzitutto utilizzato la microscopia a forza atomica per determinare che le nanofibrille irruvidiscono la struttura superficiale delle cellule senza modificarne l'elasticità complessiva. "Poiché l'effetto biofisico non era molto pronunciato, abbiamo indagato ulteriormente su ciò che accade a livello molecolare", spiega Melanie Köhler, responsabile dello studio.
I test hanno dimostrato che l'aggiunta delle nanofibrille al terreno di coltura delle cellule ha modificato l'attività dei geni recettoriali che svolgono un ruolo nella percezione della consistenza del cibo. Questi includono canali ionici meccanosensibili come i piezorecettori e recettori che riconoscono gli acidi grassi. Ulteriori studi su membrane cellulari artificiali hanno inoltre dimostrato che le fibrille interagiscono con le membrane attraverso i lipidi, influenzando l'elasticità delle membrane in questo sistema di prova.
"Sebbene la nostra ricerca sia ancora agli inizi, i nostri risultati biofisici e biochimici indicano già come le nanofibrille possano influenzare la percezione della consistenza e dei lipidi", afferma Melanie Köhler. "Per questo vogliamo approfondire le nostre nuove scoperte con esperimenti e studi sensoriali futuri. A lungo termine, vogliamo trovare nuove applicazioni per le nanofibrille vegetali, al fine di sviluppare alimenti sensorialmente attraenti con una consistenza migliore".
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