зчини.
Взаємодія біополімерів з розчинниками має велике значення в біологічних процесах, при переробці біологічної сировини, отриманні очищених препаратів цих речовин. Наприклад, білки в організмі тварин і в рослинах знаходяться в набряклому стані. Їх властивості, у тому числі молекулярні маси, визначають, як правило, в розчинах.
При набуханні обсяг і маса зразків збільшуються в 10 ... 15 разів. Характеристики набухання аналогічні характеристикам сорбції. Основний з них є ізотерма набухання, яка показує залежність ступеня набухання, а від термодинамічної активності розчинника (від тиску його пари) при даній температурі.
Ступінь набухання може досягати також певного граничного значення, після чого з ростом тиску пари розчинника не збільшується. Система переходить у стан гелю (гелі високомолекулярних сполук називають холодці), що пояснюється обмеженим розчиненням білка в даному розчиннику.
При цьому підвищення концентрації білка, зниження температури його розчину, внесення в розчин відповідних електролітів сприяють різкому зростанню міжмолекулярних сил зчеплення і різкого збільшення в'язкості білкового розчину. Розчин втрачає текучість. Відбувається утворення структурованої системи, сіток (тре?? мірних каркасів), усередині яких знаходяться захоплені (іммобілізовані) молекули води.
Високої здатністю утворювати гель (холодець) володіють фібрилярні білки. Їх ниткоподібна форма обумовлює інтенсивне утворення тривимірних сіток. Ця властивість фібрилярних білків широко використовується в харчовій технології. Харчові холодці готують з кісток, хрящів і м'яса. При термічній обробці цих напівпродуктів основний структурний білок колаген переходить у воду. Подальше зниження температури призводить до утворення гелю (холодцю). Холодці не тільки самі по собі є харчовими продуктами, але також широко використовуються в кулінарії для приготування всіляких заливних страв. Отримання кисломолочних продуктів (сметана, кисле молоко, кефір, кумис) являє собою переклад казеїну молока з молекулярного стану в стан гелю. Желатин - продукт неповного гідролізу колагену - широко використовується в харчовій промисловості для структурування харчових продуктів.
У сполучної тканини колаген знаходиться в гелеобразном стані, в такому ж стані в м'язовій тканині знаходяться актин і міозин. Тому ці тканини володіють високою пружністю і міцністю.
При набуханні зростає ентропія, завдяки чому і відбувається перехід набухання в розчинення, а також забезпечується стійкість системи.
До чинників, впливає на набухання і розчинення, відносяться температура, тиск, природа розчинника. Сприяє розчиненню дисоціація функціональних груп частинок в системі амфотерних електролітів ступінь набухання і розчинність залежать від pH розчину. Найменша набухання і розчинність відзначають в ізоелектричної точці [5].
Вище і нижче цієї точки набухання і розчинність збільшуються; заряджання макромолекул призводить до расталкивания однойменних заряджених частинок, що сприяє набухання. Значний вплив на набухання надає присутність неорганічних електролітів (нейтральних солей).
Якщо в розчин білків ввести яку-небудь нейтральну сіль ((NH4) 2S04, Na2SО4, NaCl), то вони випадають в осад; цей процес осадження білків отримав назву висолювання білків.
Механізм висолювання полягає в тому, що аніони і катіони; вводиться в розчин білка солі, які мають досить великі електростатичні заряди, інтенсивно гидратируются диполями води. Між гидрофильной поверхнею білкової молекули та іонами солі розвивається конкуренція за захоплення молекул води. Більш потужні електростатичні сили солі знімають гідрадну оболонку з поверхні білкової молекули. Позбавлені гідратних оболонок білкові молекули при броунівському русі стикаються між собою, агрегуються і, в кінцевому рахунку, випадають в осад. При внесенні нейтральної солі знижується також діелектрична проникність води.
Деякі органічні розчинники (етанол, ацетон, пропанол, ізопропанол) також осаджують білки з водних розчинів, оскільки їх гидратная оболонка міцніше, ніж у білків.
Висалювання знайшло широке застосування при виділенні і фракціонуванні білків. В основу цієї операції покладені відмінності в розмірах гідратної оболонки: чим щільніше електричні заряди на поверхні білкової молекули, тим більше буде потрібно нейтральної солі для осадження даного білка. Таким чином, вносячи в розчин, що містить суміш різних білків, порційно все більш зростаючу кількість нейтральної солі, поділяють білки на окремі фракції.
На фракціонування істотний вплив робить величина pH вона повинна бути близька до ізоелектричної точці білка. Великий вплив роблять супутні речовини, які дуже ча...
