Ученые узнали, как избавиться от кристалликов льда в мороженом
Нанокристаллы целлюлозы, добавленные в состав для изготовления мороженого, предотвратят формирование в лакомстве кристалликов льда, снижающих его вкусовые качества, установили исследователи из Университета Теннесси, США. Об этом они расскажут на весеннем заседании Американского химического общества (ACS), 20 марта сообщает сайт новостей науки EurekAlert.
Результаты, полученные учеными, могут быть применены для сохранения других замороженных продуктов и, вполне вероятно, донорских органов и тканей.
Свежее мороженое содержит микрокристаллы льда. Однако при хранении и транспортировке случается, что этот лед тает, а затем вырастает заново. При этом процессе перекристаллизации более мелкие кристаллы плавятся, а вода присоединяется к более крупным, вызывая их дальнейший рост, рассказал главный исследователь проекта Тао Ву.
Когда кристаллики льда вырастают более чем на 50 мкм, что примерно равно диаметру волоса, они начинают ощущаться потребителем, а вкусовые качества десерта снижаются.
Решить эту проблему ученым помогли примеры из живой природы. Тао Ву пояснил: «Некоторые рыбы, насекомые и растения могут выживать при отрицательных температурах, потому что они производят белки-антифризы, которые препятствуют росту кристаллов льда».
Добывать эти белки из живых организмов слишком дорого. Другие аналоги, такие как как гуаровая камедь или камедь рожкового дерева, не достаточно эффективны. Но ученые нашли в другом веществе те свойства, которыми обладают природные антифризы, а именно амфифильность, что означает, что они имеют как гидрофильную поверхность со сродством к воде, так и гидрофобную поверхность, которая воду отталкивает.
Таким веществом оказались наноразмерные кристаллы целлюлозы, которые также являются амфифильными, поэтому Тао Ву решил проверить, могут ли они остановить рост кристаллов льда в мороженом. Нанокристаллы целлюлозы (CNC) получают из клеточных стенок растений, которые являются побочными продуктами сельского и лесного хозяйства. Поэтому они являются недорогим, широко распространенным и возобновляемым материалом.
Эксперименты показали, что кристаллы целлюлозы ингибируют рекристаллизацию льда за счет поверхностной адсорбции. CNC, как и антифризные белки, по-видимому, прилипают к поверхности кристаллов льда, предотвращая их сближение и слияние. Кроме того, они еще и понижают температуру таяния мороженого.
Исследования, проведенные другими лабораториями, показали нетоксичность предлагаемой добавки в предлагаемых количествах.
Дальнейшие исследования покажут, возможно ли применение CNC для защиты качества таких продуктов, как замороженные тесто, мясо или рыба. А также для сохранения клеток, тканей и органов в биомедицине и трансплантологии.
В публикации отмечено, что весеннее заседание Американского химического общества (ACS), ACS Spring 2022, состоится в формате гибридной встречи — виртуальной и личной, с 20 по 24 марта, с доступом по запросу с 21 марта по 8 апреля. На ней будет представлено более 12 000 презентаций по широкому кругу научных тем.
