42 Глава вторая

Совместимость и взаимодействие белков и полисахаридов в водных средах

Исследования в этом направлении имеют целью изыскание путей регулирования состава, структуры, фазового состояния и комплекса свойств жидких водных систем, содержащих белки и полисахариды, а в конечном счете, и студнеобразных систем,

т. е. искусственных продуктов питания.

Выбор изучаемых систем, условий и методов исследования должен проводиться с учетом специфики проблемы получения искусственных продуктов питания, т. е. с учетом функций бел­ков и полисахаридов в пищевых продуктах. В плане рассматри­ваемой проблемы основными являются два рода функций белков и полисахаридов: структурная и пищевая. Пищевая функция бу­дет рассмотрена лишь косвенно, как неосновная с точки зрения процессов переработки белка в искусственные продукты питания. Ее учет, однако, необходим для выбора состава исходных систем, перерабатываемых в искусственную пищу. Напротив, структуро­образующая функция макромолекулярных компонентов пищи иг­рает ведущую роль, определяя возможность получения и обеспе­чения требуемого комплекса свойств того или иного искусствен­ного продукта питания. Для переработки белков и полисахаридов большое значение имеет сложный набор физико-химических ха­рактеристик, включающий растворимость в водных средах при различных рН и ионной силе, способность совмещаться с другими компонентами пищи, стабилизировать суспензии, эмульсии и пены. образовывать студни и т. п. Этот комплекс характеристик, объеди­няемых понятием о так называемых функциональных свойствах белков и полисахаридов, определяет возможность, стоимость и условия переработки данного вида белкового и полисахаридного сырья в искусственные продукты питания (подробнее см. гл. III и IV). Функциональные свойства в целом связаны со структуро­образующей функцией белков и полисахаридов в искусственных

продуктах.

Существенно также то обстоятельство, что белки, перерабаты­ваемые в искусственные продукты питания, выделяют из раз­личных источников и различными методами. Они поэтому разли­чаются по физико-химическим свойствам, например по раствори­мости в водных средах (альбумины, глобулины и глютелины, согласно классификации Осборна), а кроме того, характеризуют­ся той или иной степенью гетерогенности, т. е. содержат набор фракций, различающихся по молекулярным характеристикам и физико-химическим свойствам. Отсюда понятен интерес к раз­работке способов получения искусственных продуктов питания, «универсальных по белку», т. е. пригодных для переработки бел-

Физико-химические основы переработки белка в ИПП 43

ков, различающихся по гетерогенности и физико-химическим (функциональным) характеристикам. Разработка таких процессов требует, однако, учета поведения различных белков в водных системах в присутствии других компонентов пищи, прежде всего полисахаридов.

Итак, с точки зрения проблемы получения искусственных про­дуктов питания наибольшее значение имеет изучение систем бе­лок — вода, содержащих белки с различными физико-химическими свойствами (альбумины, глобулины, глютелины, гистоны), кислые и нейтральные полисахариды.

Нейтральные полисахариды группы D-глюканов (крахмал и его компоненты, гликоген) являются важными структурными и энергетическими компонентами пищи. Их содержание во многих пищевых продуктах, традиционных и, особенно, искусственных, весьма велико, порядка 10—30%. Большое значение приобретает поэтому изучение умеренно концентрированных систем, содержа­щих белок и глюкан.

Кислые полисахариды являются студнеобразователями, широ­ко используемыми в пищевой промышленности. К числу наибо­лее интересных относятся альгинаты и пектины, линейные слабые полиэлектролиты с карбоксильными боковыми группами. Их по­тенциальные ресурсы практически неограничены. Альгинаты и пектины не токсичны, не вызывают аллергии, безвредны даже в больших дозах и используются в пищу без ограничений. Они практически не перевариваются в желудочно-кишечном тракте [23—25]. Тем не менее эти полисахариды выполняют важные физиологические функции, способствуя выводу из организма ионов тяжелых металлов (цинк, свинец, стронций и т. п.), в том числе радиоактивных изотопов [26—29]. Они представляют поэто­му большой интерес для лечебного и профилактического питания. Расширение их использования в пишу — весьма актуальная за­дача. Концентрация этих полисахаридов в продуктах питания не­высока, обычно 0,1—2%, в то же время они способны активно взаимодействовать с белками и другими компонентами пищи. Поэтому важное значение имеет изучение их взаимодействия с белками в разбавленных растворах.

Велки и полисахариды, принимая во внимания их полифунк-циональнуго природу, могут взаимодействовать с образованием различных типов связей. В водных растворах возможно электро­статическое и гидрофобное' взаимодействие, а также образование водородных связей. Вследствие полиамфолитной природы белков существует область рН, в которой макромолекулы белка и кисло­го полисахарида заряжены разноименно. В этой области может иметь место электростатическое взаимодействие между макрока тионом белка и макроанионом кислого полисахарида*.которое при­водит к образованию растворимых или нерастворимых комплек-