слідок дії електростатичних сил тяжіння, що розвиваються між йоногенних і полярними групами білкової глобули і диполями води.
Гідратація білків - найважливіший фактор стійкості їх розчинів. Гідратація йоногенних груп білка обумовлена ??орієнтацією дипольних молекул води в електричному полі іона, а гідратація полярних груп білка - орієнтацією молекул води в результаті взаємодії диполів і утворення водневих зв'язків. У результаті постійного зниження енергії зв'язку молекули білка з розчинником в міру віддалення від цієї молекули шар гідрата набуває все більш і більш дифузний характер, але в основному енергія взаємодії зосереджена в першій молекулярному шарі. Тому молекули гідратної води можна представити у вигляді одного шару навколо іонізованих і полярних груп білка, тоді як неполярні ділянки (якщо вони все ж є на поверхні білкової молекули) залишаються вільними від води і являють собою окремі острівці на молекулі білка. Кількість зв'язаної води для різних білків становить близько 0,15 ... 0,35 г на 1 г білка. Зв'язана вода в гідратної оболонці знаходиться в упорядкованому стані, що призводить до зменшення ентропії при гідратації [5].
Внаслідок великої різниці в швидкості дифузії молекул білків і низькомолекулярного розчинника (води) часто на першій стадії процесу розчинення білків спостерігається проникнення малих молекул розчинника в простір між полімерними ланцюгами. Відбувається збільшення обсягу молекули. Це явище називають - набуханням, яке переходить у власне розчинення (необмежене набрякання) в тому випадку, якщо між поліпептидними ланцюгами відсутні поперечні хімічні зв'язки. Це явище характерне для глобулярних білків. У поліпептидах, що утворюють сітчасту структуру, розчинення неможливо, і процес закінчується набуханням (обмежене набухання). Такі перетворення характерні для деяких фібрилярних білків.
Ступінь набухання залежить від різних факторів, у тому числі від природи розчинника.
Розчинення високомолекулярних сполук, у тому числі білків, - мимовільний процес.
При обводнюванні системи на стадії набрякання і розчинення білків зміна вільної енергії перевищує зміна теплосодержания і ентропія системи починає зростати.
Під дією електростатичних сил поверхню білкової глобули покривається гідратної оболонкою. Перший шар молекул води (мономолекулярний шар) досить міцно адсорбований на поверхні, наступні шари гідратної оболонки, у міру того як електростатичні сили слабшають, стають все менш і менш впорядкованими. Виникає ситуація, характерною особливістю якої є повільний перехід від твердої фази (білкової глобули) до дисперсійному середовищі (воді); білкова глобула як би закріплена на «якорях», роль яких виконують диполі води. Оскільки діелектрична проникність води досить висока, взаємозв'язок між білкової глобули і водним середовищем досить стабільна.
При контакті з водою сухий білок набухає, молекули води проникають в білкову масу і в результаті гідратації молекули білка роз'єднуються. Важливу роль тут грають не тільки електростатичні сили, а й сили осмосу. Набряклий білок можна вважати розчином води в білку; енергія набухання велика. Подальше поглинання води призводить до розчинення білка.
Розчинність пов'язана з хімічною структурою білків. Оскільки амінокислотний склад білків різний, розчинність білків коливається в широких межах і буде визначатися співвідношенням гідрофільних (йоногенних і полярних) і гідрофобних (неполярних) R-групп, специфікою їх укладання в тривимірну структуру: чим більше гідрофільних R-групп на поверхні білкової глобули, тим вище її гідрофільність, тим вище розчинність білка; поверхневі гідрофобні R-групи знижують розчинність. Глобулярні білки володіють кращою розчинністю, ніж фібрилярні. При досить великій кількості поверхневих гідрофобних R-групп повне розчинення білка також не відбувається і завершується лише обмеженим набуханням.
Явище набухання білків широко поширене в харчовій технології; воно, наприклад, відіграє провідну роль в утворенні пшеничного тіста з притаманними йому властивостями. Набряклі білки борошна гліадин і глютенін відомі під назвою клейковина. Вони утворюють в тесті тривимірну губчастого-сітчасту структурну основу, яка обумовлює пружність, розтяжність, еластичність, пластичність тіста. Якість клейковини визначає в основному якість хлібобулочного виробу (його смак, форму, структуру м'якушки) [5].
Обмеженим набуханням володіє і колаген. При водно-тепловій обробці вторинної сировини м'ясної промисловості межцепочечних містки в колагенових волокнах розриваються і звільнені поліпептидні ланцюги переходять в розчин. Частково деструктуруватися таким чином колаген називається желатином. Після такої обробки желатин в гарячій воді легко набухає і розчиняється, утворюючи в'язкі ро...
