Sử dụng tán xạ neutron để hiểu rõ hơn về thành phần sữa

Tán xạ eutron là một kỹ thuật thường được sử dụng trong lĩnh vực vật lý và sinh học để hiểu về thành phần của những hỗn hợp đa thành phần phức hợp. Hiện việc sử dụng nó đang ngày một gia tăng để nghiên cứu những vật liệu ứng dụng như thực phẩm.

“An alternative analysis of contrast-variation neutron scattering data of casein micelles in semi-deuterated milk”, một công bố mới xuất bản trên tạp chí EPJ E của Gregory N Smith, Viện nghiên cứu Niels Bohr, trường đại học Copenhagen, Đan Mạch, đã chứng tỏ một ví dụ của tán xạ neutron trong lĩnh vực khoa học thực phẩm. Smith sử dụng tán xạ neutron để có thể tìm hiểu một cách hiệu quả hơn các vi hạt casein trong sữa với mục tiêu là phát triển một cách tiếp cận cho nghiên cứu trong tương lai (casein là một loại protein trong sữa bò có chứa tất cả các axit amin thiết yếu mà cơ thể con người không thể tự sản xuất).

Smith, cũng là thành viên nghiên cứu tại Trung tâm Nguồn Neutron và Muon ISISS ở Anh, giải thích tại sao mô hình hóa về cách neutron tán xạ bằng các cấu trúc trong các vật liệu hệ keo tốt hơn lại đóng vai trò quan trọng. “Anh có thể hiểu cấu trúc của một hệ từ dữ liệu tán xạ phụ thuộc như thế nào vào việc mô hình của anh tốt như thế nào, và mô hình của bạn tốt hơn và thực tế hơn cũng làm anh hiểu biết sâu sắc hơn”, anh nói. “Điều này cũng đúng trong khoa học thực phẩm  cũng như với bất cứ loại vật liệu nào. Và một hiểu biết tốt hơn về cấu trúc của casein trong sữa cũng có thể giúp hiểu tốt hơn về các chế phẩm từ sữa”.

Nhà nghiên cứu nói: “Bạn có thể hiểu cấu trúc của một hệ thống từ dữ liệu phân tán đến mức nào phụ thuộc vào mô hình của bạn tốt đến mức nào, và mô hình của bạn càng tốt và thực tế hơn thì bạn càng hiểu rõ hơn”, nhà nghiên cứu nói. “Điều này đúng đối với thực phẩm cũng như đối với bất kỳ vật liệu nào . Hiểu rõ hơn về cấu trúc của casein trong sữa có thể giúp hiểu rõ hơn về các sản phẩm từ sữa. “

Tán xạ neutron có thể được sử dụng để tìm hiểu về các dòng chảy bằng việc hoán đổi dung môi nước bên trong chúng với nước nặng – loại nước mà hydro được thay thế bằng deuteri, một đồng vị của hydro có một hạt nhân với một proton và một neutron thay vì chỉ một proton.

“Tôi bắt đầu tìm hiểu mô hình mà tôi đã phát triển cho các vi hạt casein trong sữa có thể được ứng dụng trên dữ liệu tán xạ neutron đã có hay không. Bộ dữ liệu cụ thể mà tôi xem xét ở mức độ lớn và được đo đạc từ một số lượng lớn các phông, với các tỉ lệ nước và nước nặng khác nhau”, Smith tiếp tục giải thích. “Điều này có nghĩa là tôi có thể không chỉ có khả năng thấy mô hình này có thể hoạt động với những đo đạc khác nhau, vốn có thể phù hợp với những ứng dụng ở phạm vi lớn hơn mà còn có nghĩa là tôi có thể định lượng thành phần của sữa tốt hơn.

Smith giải thích thêm là anh hài lòng khi thấy mô hình của mình thích hợp khi so sánh với dữ liệu hiện có, vốn không phải lúc nào cũng được đảm bảo khi thử nghiệm các mô hình mới với các thí nghiệm tán xạ. Điều ngạc nhiên với anh là sự phù hợp với dữ liệu tán xạ xảy ra trong cả sữa tách kem với ít các giọt chất béo hơn.

“Ngay cả các vật liệu thông thường và vật liệu hàng ngày, như thực phẩm, đều có một cấu trúc chung ở cấp độ nano”, Smith kết luận. “Khi nhin vào sữa, có thể anh chỉ thấy một chất lỏng dùng đục nhưng bên trong chúng có những protein có khả năng tự tổ chức thành chất keo, các protein đều chuyển động tự do trong dung dịch, các hạt lớn của chất béo và nhiều hợp chất khác cũng vậy.

“Bằng việc sử dụng một kỹ thuật như tán xạ để nghiên cứu về một hệ, anh có thể thu được thông tin hữu ích về tất cả các thành phần của nó”.

Anh Vũ tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2021-02-neutron-composition.html

https://epje.epj.org/articles/epje/abs/2021/01/10189_2021_Article_23/10189_2021_Article_23.html?mb=0