46 Глава вторая

Таблица. 9

Жидкие двухфазные системы белок—полисахарид—во9а КМ 11, — карбоксиметилцеллюлоаа; ДС — декстрансульфат; ПН1— пектин низкоэтерифицированный; ПВ — пектин высокоэтерифицир^ванный

условия несовместимости, сгруппированные по типам исследован­ных систем [51—54].

Системы первого типа альбумин—нейтральный полисахарид— вода при достаточно высокой концентрации расслаиваются в изо-электрических условиях в средах с низкой ионной силой. Рас-слоение_ системы на ^две, жидкие фазы сопровождается ,разделе-

Физико-химические основы переработки белка в ИПП 47

нием макромолекулярных компонентов. Характерная фазовая диаграмма приведена на рис. 1. В достаточно концентрированных системах желатина—декстран—вода сорастворимость макромоле-кулярных компонентов не превышает 1%. При этом различия в структуре исследованных полисахаридов (амилопектин, гликоген, декстраны разного молекулярного веса) не сказываются на их совместимости с желатиной. Все исследованные системы претер­певают обратимый переход из двухфазного состояния в однофаз­ное при отклонении рН от изоэлектрической точки (ИЭТ) жела­тины в кислую или щелочную область, а также при увеличении

Таблица 10

Условия несовместимости различных типов белков и полисахаридов в водных средах

ионной силой (обычно до 0,1 г-ион/л). Аналогичные результаты получены при исследовании системы сывороточный альбумин—-амилопектин—вода [51].

1 В связи с этим было высказано предположение о том, что сов­местимость в этих системах обусловлена самоассоциацией белков в изоэлектрических условиях. Последняя вызвана электростати­ческим взаимодействием макромолекул белка за счет флуктуа­ции заряда [55—57]. Возрастание сорастворимости белка и ней­трального полисахарида при отклонении рН от ИЭТ может быть объяснено подавлением самоассоциации в результате того, что макроионы белка приобретают одноименные суммарные заряды. Другая причина стабильности однофазного состояния системы мо­жет заключаться в образовании растворимых комплексов белок— полисахарид. Образование таких комплексов было показано, например, для систем желатина—декстран—вода и сывороточный альбумин—амилопектин—вода [47]. Комплексообразование-наб­людается в кислой среде в области однофазного состояния систем и подавляется при добавлении хлористого натрия

48

Глава вторая

Рис. 1. Фазовая диаграмма системы желатина—декстран—вода при 42,5° (область двухфазного состояния заштрихована) (а) и фазовое превраще­ние системы желатина (1,6%)—декстран (6,4%)—вода при отклонении рН от ИЭТ желатины (б)

Рис. 2. Изобарно-изотермические фазовые диаграммы систем казеин—ами-лопектин—вода (а) и казеин—декстран—вода (б)

Фазовые диаграммы получены при 25°, рН 6,5 и 0,15 М концентрации NaCl. Область двухфазного состояния заштрихована

(до 0,15 моль/л). При более высоких концентрациях соли систе­ма расслаивается. Явление комплексообразования интересно также в том отношении, что оно сопровождается характерным изменени­ем реологических свойств стабильных систем (повышение вяз­кости) , что позволяет регулировать функциональные свойства белка*

Системы второго типа (см. табл. 10) при достаточно высокой концентрации и высокой ионной силе расслаиваются в изоэлект-рических условиях на две жидкие фазы. Исследованные кислые полисахариды, будучи полимерными кислотами, ионизованы во воем практически важном интервале рН (3—13). Очевидно по­этому, что в области рН ниже ИЭТ белки и кислые полисаха-

Физико-химические основы переработки белка в ИПП 49

риды обладают разноименными зарядами, а их электростатическое «заимодействие приводит к образованию растворимых и нераст-иоримых комплексов, т. е. приводит к совместимости или комп­лексной коацервации макромолскулярных компонентов (см. ниже). Растворимые комплексы образуются в среде с умеренно высокой ионной силой (обычно ниже 0,1—0,2 г-ион/л) или при значительном избытке макромолекулярного компонента с высо­кой плотностью заряда (например, декстрансульфата). В этом случае белки и кислые полисахариды совместимы. Их несовме­стимость наблюдается в условиях подавления комплексообразова­ния электростатической природы. Следовательно, аналогично системам первого типа несовместимость альбуминов и кислых полисахаридов наблюдается в ИЭТ при отсутствии комплексо­образования между макромолекулярными компонентами.

Прежде чем перейти к рассмотрению систем третьего и чет­вертого типов (табл. 10), отметим, что белки, наиболее перспек­тивные в плане переработки в искусственные продукты питания, обычно представляют собой глютелины и глобулины, т. е. белки, растворимые в щелочных и солевых средах и нерастворимые в воде в изоэлектрических условиях. К ним относятся основные (по весу) фракции резервных белков семян масличных и зер­новых культур, казеин, основная фракция белка дрожжей и т. д. Поскольку, в отличие от альбуминов, глобулины и глютелины нерастворимы в изоэлектрических условиях, понятие совместимо­сти или несовместимости применимо лишь к системам с рН, отличным от ИЭТ белка. Исследование фазового состояния си­стем, содержащих глобулины и глютелины, обнаружило сходное поведение этих белков, а также показало применимость для таких систем условий несовместимости белков и полисахаридов, най­денных для случая альбуминов [51].

Системы глобулин (или глютелин) — нейтральный полисаха-рид—вода расслаиваются при высокой ионной силе и величине рН, близкой к ИЭТ белка, на две жидкие фазы, каждая из ко­торых, как показывает анализ состава фаз, содержит преимуще­ственно один из макромолекулярных компонентов. На рис. 2 приведена характерная фазовая диаграмма системы казеин—дек-стран—вода. Увеличение молекулярного веса декстрана (от 40-10³ до 2000-Ю³) приводит к снижению критической концент­рации расслоения, подобно тому как это наблюдается для си­стем желатина—декстран—вода. И здесь, так же как и в случае альбуминов, условия расслоения системы тождественны условиям самоассоциации белка [53]. Снижение рН, увеличение ионной силы и повышение температуры благоприятны как для самоас­социации казеина, так и для расслоения системы казеин—нейт­ральный полисахарид—вода.

Наконец, системы глобулин (или глютелин) —кислый полиса-