Studie zeigt, wie Fasern die Struktur pflanzlicher Zellwände formen

Das Geheimnis, wie Fasern die Struktur pflanzlicher Zellwände formen, wurde gelüftet. mit potenziell weitreichenden Anwendungen, die von Ernährung und Gesundheit bis hin zur Landwirtschaft reichen.

Forscher der University of Queensland und der KTH Royal Institute of Technology in Schweden haben die Mechanismen aufgedeckt, wie pflanzliche Zellwände die Stärke und Steifigkeit von Zellulose mit ihrer Dehn- und Kompressionsfähigkeit ausgleichen.

Professor Mike Gidley, Direktor des UQ-Zentrums für Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaften, sagte, das Team habe festgestellt, dass eine Familie von Zellwandpolymeren – Hemicellulosen – eine entscheidende Rolle dabei spielt, den Bedarf an Steifigkeit mit der Flexibilität, sich ohne Bruch zu biegen, in Einklang zu bringen.

Diese Entdeckung ist wichtig, um die Eigenschaften von Ballaststoffen in der Ernährung zu verstehen. aber auch für Anwendungen in der Medizin, Landwirtschaft und eine Reihe anderer Industrien. Pflanzen haben kein Skelett, und ihre Strukturen können von weichen, schlaffe Gräser zur majestätischen Architektur eines Eukalyptusbaums, mit den wesentlichen Unterschieden, die in ihren Zellwandfaserstrukturen liegen ."

Mike Gidley, Professor und Direktor, Zentrum für Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaften, Universität von Queensland

Die Vielfalt der Pflanzenstrukturen ergibt sich aus den drei Kernbausteinen der Pflanzenfaser - Zellulose, Hemicellulose und Lignine - in den Pflanzenzellwänden.

"Lignine sorgen für die Wasserabdichtung in Holzfasern und Zellulose ist das steife Gerüstmaterial in fast allen Pflanzenarten, aber die mechanische Funktion von Hemicellulose war ein Rätsel, “, sagte Professor Gidley.

Professor Gidley und Dr. Deirdre Mikkelsen, in Zusammenarbeit mit Dr. Francisco Vilaplana am Wallenberg Wood Science Center der KTH, mit zwei Hauptkomponenten der Hemicellulose experimentiert - mit dramatischer Wirkung.

„Wir haben die Eigenschaften von Zellulose getestet, wenn wir unterschiedliche Anteile der beiden Komponenten zugegeben haben, und fanden heraus, dass 'Mannans' die Kompression verbessert, während 'Xylane' die Dehnbarkeit drastisch erhöhen. “ sagte Dr. Mikkelsen.

„Wir haben im Labor modifiziertes Zellulosematerial erzeugt, das auf das Doppelte seiner Ruhelänge gedehnt werden konnte – das entspricht dem Zusehen, wie ein nasses Blatt Papier auf die doppelte Länge gedehnt wird, ohne zu reißen.“

Das Team sagte, seine Entdeckung habe viele Anwendungen, auch in der Wundversorgung und in der Textur pflanzlicher Nahrungsmittel.

„Diese Informationen sind auch für die Darmmikrobiomforschung von Interesse, um mehr darüber zu erfahren, wie Pflanzenzellwände, oder Faser, im Darm zusammenbrechen, “, sagte Professor Gidley.

"Komplexe Pflanzenfasern werden bereits für geringwertige Anwendungen verarbeitet, hochwertige Materialien werden jedoch in der Regel aus reiner (bakterieller) Zellulose hergestellt.

„Unsere Arbeit schafft die Grundlage für eine neue Cellulosechemie, bei der Xylane und Mannane zu Kompositen mit nützlichen Eigenschaften hinzugefügt werden.

„Das bedeutet neue Möglichkeiten, bessere, umweltverträgliche pflanzliche Materialien, sowie die Auswahl natürlicher Pflanzenfasern mit wünschenswerten Eigenschaften in Landwirtschaft und Ernährung."

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