Neue Erkenntnisse über die 3D-Struktur des arabischen Gummis

Ihre Arbeit ebnet den Weg zu einem besseren Verständnis der funktionellen Eigenschaften dieser Substanz, die aus dem Baum Acacia senegal gewonnen wird. Dieser Gummi besitzt eine wichtige wirtschaftliche Bedeutung, da er aufgrund seiner Klebe- und Emulgatoreigenschaften in der Produktion von Lebensmitteln, Pharmaprodukten, Kosmetika und Papier eingesetzt wird.

Der arabische Gummi wird als Suspensions- oder Klebemittel verwendet sowie auch als Stabilisator und Verdickungsmittel in Lebensmitteln (E414), da er über die Fähigkeit verfügt, an festen oder flüssigen hydrophoben Flächen haften zu bleiben. Jedoch konnte bisher keine Studie seine Struktur auf molekularer Ebene erklären.

Auf der Basis der bisher gewonnenen Erkenntnisse haben die Forscher den Gummi durch chromatographische Verfahren in seine einzelnen Bestandteile zerlegt und anschließend die verschiedenen Komponenten identifiziert. Dabei konnten sie zeigen, dass der arabische Gummi aus einem Kontinuum an Molekülen besteht, die sich durch ihre Masse, ihre Ladung und ihr Verhältnis von Zucker/Protein unterscheiden. Die drei wichtigsten Molekülarten sind dabei ein Arabinogalaktan (88%), ein Arabinogalaktan-Protein (10%) und ein Glykoprotein (2%).

Die räumliche Struktur des Arabinogalaktans ähnelt einer dünnen Scheibe mit einer Dicke von 2 nm und einem Durchschnitt von 20 nm. Das Molekül verfügt über eine geringe Dichte (1.007 g/mL). Die 3D-Struktur des Arabinogalaktans konnte bei niedriger Auflösung anhand von Daten der Neutronenkleinwinkelstreuung geklärt werden. Dieses Verfahren ermöglicht es, das Material auf einer Skala von 1 bis 50 Nanometern zu untersuchen. Das erhaltene Model stimmt mit den mittels anderer Techniken (Elektronen- und Abstoßungskraftmikroskopie) beobachteten Strukturen überein.

Die anormal geringe Viskosität des Gummis könnte auf die Verbindung zur begrenzten Größe und der geringen Dichte seines Hauptkomponenten, des Arabinogalaktans, zurückzuführen sein. Dagegen hängen die Klebeeigenschaften des Gummis wahrscheinlich nicht mit dessen Hauptkomponenten zusammen, da dieser stark hydrophil ist. Das der Gummi so gut kleben kann, wäre also eher den beiden anderen wesentlichen Molekülarten zu verdanken, die die Forscher weiterhin untersuchen wollen.

Der methodische Ansatz dieser Studie (Strahlungsstreuung verbunden mit ab-initio-Verfahren) kann auf alle Makromoleküle angewandt werden, bei denen keine kristallographische Struktur mit hoher Auflösung vorliegt. Das Verfahren kann demzufolge unter anderem bei weniger strukturierten Proteinen, wie Kasein, oder Glykoproteinen verwendet werden.

Kontakt: Denis Renard – INRA Nantes
Tel: +33 240 675 052
E-Mail: drenard@nantes.inra.fr
Quelle: Pressemitteilung des INRA – 19.09.2008
http://www.inra.fr/presse/structure_tridimensionnelle_gomme_arabique_devoilee
Redakteurin: Claire Nicolas, claire.nicolas@diplomatie.gouv.fr
Wissenschaft-Frankreich (Nummer 150 vom 06.10.08)
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