Коллоидные свойства

Коллоидные (от греч. kola — клей и edos — вид, букв, клеевидные) свойства белков обусловлены размером и массой их молекул. Как известно, размор растворенных частиц в коллоидных системах колеблется от 1 до 100 нм. Величина белковых молекул находится именно в таких пределах.

Растворы белков являются коллоидами только но своим свойствам. По существу — это истинные растворы, так как растворенной частицей в них является отдельная белковая молекула, т.е. это раствор высокомолекулярного соединения (ВМС) или молекулярный коллоид.

Для получения растворов молекулярных коллоидов достаточно привести сухое вещество в контакт с подходящим растворителем, например к желатину добавить воду. При этом благодаря ионизации полярных групп на поверхности молекул возникает заряд и образуется гидрофильная оболочка.

Белок сначала набухает, увеличивается по массе и размерам, а затем растворяется. При этом раствор ВМС возникает самопроизвольно, без стабилизатора1. Различия свойств растворов ВМС и коллоидов показаны в табл. 4.5.

Таблица 4.5

Сходство и различия ВМС и истинных коллоидов

Показатель

ВМС

Коллоиды

Образование

Самопроизвольное

Несамопроизвольное

Термодинамическая устойчивость

Устойчивы

Неустойчивы

Обратимость

Обратимые

Необратимые

Гетерогенность

Гомогенные

Гетерогенные

Размеры частиц, м

10 а—10 7

О

tс О

Оптические свойства

Светорассеяние

Светорассеяние

Диффузия

Медленная

Медленная

Из-за большого размера молекул белков они не могут проникать сквозь полупроницаемую мембрану. Природными полупроницаемыми мембранами являются стенки животных и растительных клеток. Эта особенность используется для разделения и очистки растворов белков методом диализа.

Диализ (от греч. dialysis — разложение, отделение) — это удаление низкомолекулярных примесей из коллоидных систем и растворов ВМС путем диффузии через полупроницаемую мембрану.

Метод применяется в исследовательской практике, медицине, фармацевтических, косметических и других технологиях. В производстве пищевых продуктов диализ и его разновидности используют для выработки детских и специализированных продуктов для придания им функциональных свойств. Усовершенствованный за счет действия электрического ноля метод называют электродиализом. Законы диализа применяют в современных методах — ультрафильтрации и обратного осмоса, для чего используют мембраны высокой прочности из нецеллюлозных материалов с калиброванными порами н продавливают растворы белков через мембраны сжатым газом или центробежной силой.

Растворы белков, как и коллоидные растворы, называют золи (от лат. solutio — раствор). Растворитель в них называют дисперсионной средой, а растворенные частицы — дисперсной фазой.

' В коллоидных растворах заряд на поверхности частиц (мицелл) образуется за счет адсорбции ионов из раствора.

При утрате гидрофильной оболочки и заряда между молекулами белков возникают контакты, в результате чего белки агрегируют (слипаются, склеиваются, от лат. aggregare — присоединять), образуют коллоидный сгусток (сетку) и выпадают в осадок.

Коллоидные осадки называют гели (от лат. gelo — застываю). В пищевой промышленности как синоним термина «гели» используют термин «студни». Они образуются иод влиянием различных внешних факторов (высаливание, изменение pH, нагревание), которые приводят к удалению гидрофильной оболочки и заряда с молекул белка. Гели не обладают текучестью, упруги, пластичны, способны сохранять форму, обладают определенной механической прочностью (рис. 4.18).

Изменение коллоидного состояния

Рис. 4.18. Изменение коллоидного состояния

При изменении коллоидного состояния протекают следующие процессы:

  • гелеобразовапие — образование коллоидного осадка, может быть обратимым;
  • коагуляция — необратимое осаждение белка;
  • синерезис — выделение дисперсионной среды при уплотнении геля.

Явления гелеобразования, коагуляции и синерезиса — важнейшие процессы в производстве кисломолочных продуктов, творога и сыра. Например, в производстве творога и сыра одна из задач технолога — максимально отделить белки от водной фазы молока, т.е. перевести их из растворенного состояния (золя) в гель. Для этого используют приемы, которые приводят к снятию гидрофильной оболочки и заряда с молекул белков и описаны выше. Во-первых, уменьшают заряд и переводят казеин в состояние ИЭТ путем подкисления среды в результате жизнедеятельности молочнокислых микроорганизмов (кислотная коагуляция). Во-вторых, используют высаливание, при котором по технологии допускается добавление СаС12. И наконец, нагревание, что еще больше способствует уплотнению сгустка и синерезису.

Коллоидные свойства белков имеют важное значение для живых организмов вообще, в различных биохимических исследованиях и пищевых технологиях. Например, цитоплазма представляет собой гель, образованный в основном молекулами белков. Клейковина, выделенная из пшеничного теста, простокваша — это гидратированные гели.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >