Moleküldynamik-Simulation eines Insekten Antigefrierproteins an der Eis-Wasser-Grenzfläche

Unter dem Begriff Antigefrierproteine (AFP) können viele Proteine aus verschiedenen Organismen wie zum Beispiel Fischen, Insekten und Pflanzen zusammengefasst werden. Alle diese Proteine besitzen die Eigenschaft mit der Grenzfläche zwischen Eis und Wasser zu interagieren, wodurch Rekristallisation vermindert, oder ein Eiskristallwachstum, trotz Unterkühlung, verhindert wird. Letzteres wird als thermale Hysterese bezeichnet. Diese Eigenschaften machen Antigefrierproteine interessant für industrielle Anwendungen. Bei der Lagerung gefrorener Produkte kann es durch Eiswachstum und Rekristallisation zu einer Schädigung und Verminderung der Produktqualität kommen. Ein Beispiel ist der Verlust der Kremigkeit von Speiseeis. Dieser Qualitätsverlust kann nachweislich durch den Einsatz von AFP verringert werden (K. L. K. Cook und R. W. Hartel 2010). Auch in anderen Gebieten wie der Kryokonservierung von Organen und Geweben, sowie der Kältetechnik können AFP vorteilhaft eingesetzt werden. Jedoch ist die Aufreinigung der Proteine aufwendig und deshalb sehr kostspielig. Daher werden alternative Substanzen, die ebenfalls mit dem Eiskristall interagieren benötigt. ... mehrUm jedoch die Suche nach geeigneten Alternativen zu systematisieren, muss der Interaktionsmechanismus von AFP an der Eisgrenzfläche und das Verhalten des Eiswachstums nach der Interaktion von AFP mit der Eisoberfläche noch genauer verstanden werden. Zu diesem Zweck wurden Molekulardynamik-Simulationen eines Insekten AFP an der Eis-Wasser-Grenzfläche durchgeführt. Im Mittelpunkt der Untersuchung stand hierbei die Inhibierung des Eiskristallwachstums durch Interaktion des AFP mit der Eisoberfläche und die damit verbundene Ausbildung einer gekrümmten Oberfläche.

K. L. K. Cook; R. W. Hartel (2010): Mechanisms of Ice Crystallization in Ice Cream Production. In: Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety (Vol. 9).