9.2. Свойства полимеров

Белки — амфотерные электролиты. При определенном рН среды (изоэлектрическая точка) в молекуле белка число положительных зарядов равно числу отрицательных. Это однаиз основных констант белка. Белки в этой точке электронейтральны, а их вязкость и растворимость наименьшая. Способность белков снижать растворимость при достижении электронейтральности их молекул широко используется для выделения их из растворов,

например в технологии получения белковых продуктов. Растворы высокополимеров по сравнению с коллоидными растворами низкомолекулярных соединений одинаковой процентной концентрации отличаются прежде всего высокой вязкостью.

Вязкость (внутреннее трение) — мера сопротивления среды движению,

характеризуемая коэффициентом вязкости г\. Белки овощей и фруктов находятся внутри тканевых клеток, заполненных жидкостью, в состав которой входят белковые вещества.

Они содержатся и в протоплазме, выстилающей внутреннюю поверхность клеточных оболочек тонким мелкозернистым слоем. Поверхность протоплазмы покрыта кожистым слоем, обладающим свойством полупроницаемой перегородки. Жидкость

клеток, т.е. клеточный сок и протоплазма, представляет собой белковые золи. В результате тепловой обработки овощей и фруктов денатурированные белки тканевых клеток свертываются в хлопья.

Фибриллярные белки при тепловой обработке продуктов претерпевают своеобразные изменения: тепловое движение полипептидных цепей усиливается, рвутся водородные связи между ними. Вследствие этого наступает распад фибрилл — волокон белка

— на отдельные цепи аминокислот и в результате разрыва внутренних

связей сокращается длина вытянутых аминокислотных цепей. Белки мяса содержатся в мышечной ткани и состоят из длинных волокон, Мышечное волокно окружено оболочкой — сарколеммой, состоящей из фибриллярных белков. Внутри волокна

находятся студнеобразные нити — миофибриллы, состоящие

из нескольких глобулярных белков и фибриллярного белка,

и жидкость — саркоплазма — водный раствор белков (глобулина

и др.) и прочих соединений. Растворенные в саркоплазме белки

при тепловой обработке после денатурации свертываются, уплотняются,

вытесняя содержащуюся в них жидкость вместе с растворимыми веществами.

В общественном питании и пищевой промышленности имеют большое

значение гидрофильные свойства белков, т.е. их способность набухать, образовывать студни, стабилизовать суспензии, эмульсии и пены. Сильно гидратированный студень — сырая клейковина, выделенная из пшеничного теста, она содержит до 65% воды.

Гидрофильность клейковинных белков - один из признаков, характеризующих качество зерна пшеницы и получаемой из нее муки. Гидрофильность белков зерна играет большую роль в хлебопекарном производстве, при изготовлении мучных, кондитерских

изделий, представляет собой набухший в воде белок, концентрированный студень, содержащий зерна крахмала. Набухание играетважную роль в ряде технологических процессов. Так, главный прием в кулинарии — варка с применением повышенных температур и давлений (в автоклавах) — типичный процесс набухания.

Предварительная подготовка продуктов питания (муки, круп, макаронных

изделий, овощей и мяса), а также приготовление пищи сводятся в основном к процессам набухания. Главную роль в набухании играет связанная вода. Так, белки

муки при замесе и брожении теста поглощают и удерживают около 200% воды по отношению к их массе. При гидратации полярных групп белковых макромолекул поглощается всего У4 всей удерживаемой ими воды. Остальное количество связанной воды определяет набухание белков с образованием клейковины.

Варка зерновых продуктов и выпекание теста приводит к свертыванию денатурированных белков. В результате уплотняются обводненные белковые гели за счет выпрессовывания значительного количества содержащейся в них влаги. Влага остается в продукте

и поглощается клейстеризующимся крахмалом. Белки зерномучных продуктов свертываются при 50—70 °С.

Тепловая обработка растительных продуктов приводит к их сильному размягчению. При этом происходят глубокие физико-химические изменения углеводов клеточных стенок. Отдельные же клетки скреплены прослойками из протопектина. Пектиновые

вещества содержатся и в материале клеточных стенок. Тепловая обработка мяса приводит к денатурации мышечных белков, которая начинается уже при 30—35 °С. Мясо полностью прогревается при 60—65 °С; в это время 90% всех растворимых

белков денатурируется и уже не растворяется. Глобулины при наличии солей растворяются лучше, чем без них.

Фибриллярные белки — коллагеновые волокна — свертываются и сокращаются вдвое в длину при температуре около 60 °С. Куски мяса деформируются, мясной соквместе с растворенными белками и солями выделяется в окружающую среду. Одновременно с

этим нарушается структура коллагеновых волокон, которые превращаются

в однородную стекловидную массу. Такое изменение коллагеновых волокон называют свариванием. Сваривание коллагена необратимо. Дальнейшее повышение температуры приводит к разрыву всех поперечных связей между полипептидными

цепями коллагена. Наступает состояние необратимой дезагрегации — превращения коллагена в глютин, хорошо растворимый в горячей воде.

Кости содержат фибриллярный белок — оссеин, близкий по

строению к коллагену. При варке костных бульонов часть оссеина переходит в глютин. Растворы с содержанием более 1% глютина при охлаждении застывают в студни. На этом свойстве основаны приготовление заливных холодных блюд с желатином и варка

студней. Характер изменения мышечных белков рыбы такой же, как и мяса. При варке мяса и рыбы уплотняется белковый гель — миофибрилл, что и вызывает уменьшение веса и объема продукта. Осветление бульонов основано на свертывании белков при

тепловой обработке. Введенный в мутный бульон белок яйца коагулирует и образует пористую массу. Последняя имеет большую удельную поверхность, на которой адсорбируются взвешенные и эмульгированные частицы жира, сообщающие бульону мутность.

Белки молока входят в состав молока в следующем количестве:

казеин — 82%, альбумин — 12% и глобулин — 6% по массе. Выделенный

из молока казеин (белковая творожистая масса) в воде не растворим. В молоко он входитв виде казеиновокислого кальция. Эта соль в воде растворяется, но сильно набухает, образуя коллоидные растворы. При нагревании в кислой среде казеиновокаль-

циевые соли свертываются, это наблюдается при нагревании молока, имеющего повышенную кислотность. При этом часть кальция отнимается от казеиновокислого кальция молочной кислотой, образовавшейся в молоке. Когда весь кальций будет замещен, казеин выпадает в осадок в виде сгустка. Происходит скисание

молока (оно наступает при рН = 4,6). Скисание молока используется при изготовлении простокваш и других кисломолочных продуктов. При кипячении молока на поверхности образуется пенка. Это объясняется тем, что в поверхностном слое адсорбируются белки, которые при нагревании коагулируют.