Раскрыт секрет того, как клетчатка формирует структуру клеточных стенок растений, с потенциально широким спектром применения, начиная от питания и здоровья и заканчивая сельским хозяйством.
Исследователи из Университета Квинсленда и Королевского технологического института KTH в Швеции раскрыли механизм того, как клеточные стенки растений уравновешивают прочность и жесткость, обеспечиваемые целлюлозой, с ее способностью растягиваться и сжиматься.
UQ Директор Центра питания и пищевых наук профессор Майк Гидли сказал, что команда определила, что семейство полимеров клеточных стенок - гемицеллюлозы - играет решающую роль в балансировании между потребностью в жесткости и гибкостью, чтобы сгибаться, не ломаясь.
«Это открытие важно для понимания свойств пищевых волокон в питании, а также для их применения в медицине, сельском хозяйстве и ряде других отраслей», - сказал профессор Гидли.
"У растений нет скелета, и их структура может варьироваться от мягкой, гибкой травы до величественной архитектуры эвкалипта, при этом ключевые отличия заключаются в структуре волокон их клеточной стенки."
Разнообразие растительных структур является результатом трех основных строительных блоков растительных волокон - целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнинов - в стенках растительных клеток.
«Лигнины обеспечивают гидроизоляцию древесного волокна, а целлюлоза является жестким каркасом почти для всех видов растений, но механическая функция гемицеллюлозы была чем-то вроде загадки», - сказал профессор Гидли.
Профессор Гидли и доктор Дейрдре Миккельсен в сотрудничестве с доктором Франсиско Вилаплана из Валленбергского научного центра KTH провели эксперименты с двумя основными компонентами гемицеллюлозы, и это дало потрясающий эффект.
«Мы проверили свойства целлюлозы при добавлении двух компонентов в разных пропорциях и обнаружили, что «маннаны» улучшают сжатие, а «ксиланы» резко увеличивают ее растяжимость», - сказал доктор Миккельсен.
"В лаборатории мы создали модифицированный целлюлозный материал, который можно растянуть в два раза по сравнению с исходной длиной - это эквивалентно наблюдению за мокрым листом бумаги, растягиваемым в два раза без разрывов."
Команда заявила, что это открытие имеет множество применений, в том числе для ухода за ранами и в текстуре растительных продуктов.
«Эта информация также представляет интерес для исследования кишечного микробиома, чтобы лучше понять, как стенки растительных клеток или волокна разрушаются в кишечнике», - сказал профессор Гидли.
Сложное растительное волокно уже перерабатывается для малоценных применений, но ценные материалы обычно изготавливаются из чистой (бактериальной) целлюлозы.
Наша работа создает основу для новой химии целлюлозы, в которую добавляются ксиланы и маннаны для получения композитов с полезными свойствами.
"Это означает новые возможности для разработки более качественных, экологически чистых материалов на растительной основе, а также для выбора натуральных растительных волокон с желательными свойствами для сельского хозяйства и производства продуктов питания."