Секрет упругости раскрыт: физики проникли в наномир макарон и совершили открытие

Большинство людей убеждены, что безглютеновые макароны уступают классическим по вкусу и консистенции. Теперь к этой теме подключились физики, вооружённые мощными исследовательскими технологиями. Их цель — понять, что именно происходит с макаронами на уровне наноструктур при варке, и почему глютен играет решающую роль в сохранении формы и текстуры.

Как изучали макароны

Исследование опубликовано в специальном выпуске журнала Food Hydrocolloids, приуроченном к конференции Northern Lights. Для работы учёные использовали пучки нейтронов и рентгеновских лучей.

На британском ускорительном комплексе Diamond Light Source провели эксперименты по малоугловому рентгеновскому рассеянию. Сравнивали сырые спагетти и образцы, сваренные с разным временем приготовления и количеством соли. Выяснилось, что соль помогает сохранять структуру пасты, но только при правильно подобранной концентрации.

Нейтронные эксперименты прошли в Институте Лауэ-Ланжевена (ILL) в Гренобле и на источнике ISIS в Великобритании. Здесь применили метод малоуглового нейтронного рассеяния (SANS) с контрастной вариацией. Смешивая обычную воду (H₂O) и тяжёлую (D₂O), исследователи добивались того, что разные компоненты пасты — крахмал и глютен — становились "видимыми" или "невидимыми" для нейтронного пучка. Это позволило разделить их вклад в формирование структуры макарон.

Что показал анализ

"Образцы готовились в химической лаборатории рядом с D11, которая тогда чем-то напоминала кухню. В воздухе витал запах пасты, учёные готовили её тщательно и аккуратно. Эксперимент был захватывающим, чем-то необычным, очень интересно увидеть, какой вклад нейтроны могут внести в изучение пищевых продуктов", — вспоминает научный сотрудник прибора D11 Ральф Швайнс.

Результаты показали: при варке гранулы крахмала набухают и склонны разрушаться, а белки глютена сворачиваются в прочную сеть. Эта сеть удерживает крахмал, не давая спагетти распадаться.

В безглютеновой пасте такой структуры нет, поэтому крахмал набухает слишком сильно. Из-за этого макароны становятся липкими или разваливаются, особенно если их переварить.

"Наши результаты показывают, что обычная паста демонстрирует более высокую толерантность, или лучшую структурную устойчивость, к неидеальным условиям приготовления, таким как слишком долгое время варки или избыток соли в воде для варки", — отметил исследователь из Лундского университета Андреа Скотти.

Что дальше

Учёные планируют продолжить эксперименты. В ближайших проектах — сравнение разных сортов макарон, включая безглютеновые варианты, а также изучение того, как их наноструктура меняется после попадания в желудок.

Три интересных факта

1. Первая в мире промышленная безглютеновая паста появилась в 1970-х годах, но тогда её качество сильно уступало традиционной.
2. В Италии действует стандарт приготовления пасты al dente, при котором крахмал частично сохраняет структуру — это делает спагетти более устойчивыми и полезными для пищеварения.
3. Методы нейтронного и рентгеновского рассеяния чаще применяют в физике материалов, но всё чаще они используются и в исследованиях продуктов питания.