26.3 Властивості розчинів поліелектролітів

Білки здатні зв'язувати воду, тобто виявляють гідрофільні властивості. При цьому вони частково розчиняються і набрякають. Гідрофільність окремих білків залежить від їх будови. Полярні функціональні групи білків, насамперед аміногрупи ­--NН₂, карбоксильні групи­--СООН і пептидні групи­--СО­--NН­--притягають до себе молекули води, орієнтуючи їх певним чином на поверхні макромолекул. При цьому утворюється гідратна оболонка, яка оточує глобули білку і запобігає їх агрегації і осадженню, тобто сприяє стабільності розчинів білків.

В ізоелектричній точці білки мають найменшу здатність зв'язувати воду. При зміні значень рНсередовища від ізоелектричної точки здатність білків до гідратації поступово зростає. Глобулярні білки, такі як казеїн, при цьому повністю розчиняються у воді, утворюючи розбавлені розчини.

Фізико-хімічні властивості білків, тобто їх здатність набрякати, утворювати драглі, стабілізувати емульсії і піни, широко використовують в харчовій промисловості. Білки застосовують як емульгатори і піноутворювачі під час виготовлення пастили, зефіру, суфле і т.д.

Залежність фізико-хімічних властивостей розчинів поліамфолітів від рНносить складний характер: поблизуІЕТзавжди спостерігається їх різка зміна. На рис. 26.1 наведено залежність ступеню набрякання розчину желатину відрН. Можна бачити, що найменше значення ступеню набрякання розчину відповідає ізоелектричній точці желатину–4,75. Проникнення молекул розчинника в зразки ВМС, що складаються з незаряджених макромолекул, вельми утруднено. При збільшенні або зменшеннірНступінь набрякання зростає, оскільки внаслідок розпрямлення ланцюгів макромолекул у зразках ВМС відкриваються відносно великі за розмірами шпари. В дуже кислому або сильно лужному середовищах ступінь набрякання знову зменшується: за таких значеньрНдисоціація іоногенних груп ВМС придушуються, і макромолекули знову починають згортатися в клубок.

,%

Аналогічну форму залежності відрНмають значення осмотичного тиску, в'язкості та інші фізико-хімічні властивості розчинів ВМС.

Рисунок 26.1 – Залежність ступеню набрякання розчину желатини від рН

26.4 Висолювання і денатурація білків

Розчини ВМС на відміну від золів, які легко коагулюють під час додання незначної кількості електроліту, є стабільними системами. ВМС можна видалити з розчинів у вигляді осадів, але для цього необхідно додати до розчинів значно більшу кількість електроліту. Звичайно для цього застосовують концентровані розчини солей, тому процес називається висолюванням. Висолювання – це зворотний процес: високомолекулярні сполуки, виділені з розчину шляхом висолювання, після відмивання від електроліту можна знову перевести в розчин. За своєю здатністю до висолювання ВМС катіони і аніони розташовані в так звані ліотропні ряди Нижче наведено приклади таких рядів:

C₄H₄O₆^–2 > SO₄^–2 > CH₃COO^– > Cl^– > NO₃^– > CNS^–;

Li⁺ > Na⁺ > K⁺ > Rb⁺ > Mg⁺² > Ca⁺² > Sr⁺² > Ba⁺².

Найбільшу здатність висолювати білки з їх розчинів має літій тартрат, а роданіди взагалі не здатні до висолювання ВМС.

Денатурація білків – це складний процес руйнації просторової структури макромолекули під впливом фізико-хімічних чинників (температури, механічної дії, хімічних реактивів, іонізуючих променів, ультразвуку тощо). Ступінь денатурації залежить від інтенсивності впливу чинників. При слабкій дії розгортається третинна структура, якщо вплив сильніший – порушується вторинна структура і макромолекула білку переходить до своєї первинної структури – поліпептидного ланцюгу.

Денатурація супроводжується зміною фізико-хімічних властивостей білків. Знижується розчинність білків, їх здатність до гідратації, втрачається біологічна активність, збільшується в’язкість їх розчинів і т.д.

У технології харчових виробництв і кулінарії особливе значення має теплова денатурація білків. Глобулярні білки, з яких складаються харчові продукти, являють собою клубки поліпептидних ланцюгів, згорнутих у складки. Під час нагрівання хімічні зв’язки між сусідніми ланцюгами або їх складками розриваються, і ланцюги розгортаються. Ступінь теплової денатурації білків залежить від температури, тривалості нагріву і вологості. Все це слід пам'ятати під час розробки режимів термообробки продовольчої сировини або готових харчових продуктів. Дуже важливу роль процеси теплової денатурації відіграють під час бланшування рослинної сировини, сушці зерна, випічці хліба, приготування макаронних виробів. Харчові продукти, що містять денатуровані білки, мають значно більші строки зберігання.

Рисунок 26.2 – Денатурація рибонуклеази:

розгортання і повторне згортання

Лекція № 27 Реологічні властивості розчинів ВМС

План лекції

1. Закон Ньютона. В’язкість розчинів ВМС.

2. Віскозиметрія. Основні типи віскозиметрів.

3. В’язкість структурованих систем.

4. Драглі. Синерезис драглів.

Рекомендована література: [1]С.121-126,[2]С.133-135,[3]С.173-174, 592-593,[4]С.55-56, 163-167.