Электростатическое взаимодействие белков и полисахаридов в водных средах

В рамках рассматриваемой проблемы переработки белка ис­следование электростатического взаимодействия белков и кислых полисахаридов, как отмечено выше, представляется необходимым прежде всего в связи с задачей получения гомогенных стабиль­ных систем, содержащих белки, и регулирования физико-химиче­ских свойств таких многокомпонентных жидких систем. Эта задача, в частности, сводится к выяснению условий получения ра­створимых в водных средах комплексов белков с кислыми поли-сахаридами и возможности направленного регулирования функ­циональных свойств белков. Другой важный аспект проблемы взаимодействия белков и кислых полисахаридов обусловлен тем, что оба эти вещества представляют собой важнейшие пищевые студнеобразователи. Поэтому условия образования, структура и свойства комплексов в значительной мере определяют условия перевода перерабатываемой многокомпонентной жидкой системы в студнеобразное состояние и свойства студней, в том числе и условия получения комплексных студней (см. следующий раздел). Еще один аспект рассматриваемого взаимодействия связан с проблемой пищевой ценности искусственных продуктов питания, поскольку атакуемость компонентов продукта пищеварительными ферментами может зависеть не только от его состава, но и от физической структуры. Образование электростатических комплек­сов белка с полиэлектролитами (кислые полисахариды, нуклеино­вые кислоты), по-видимому, может сопровождаться изменением конформации белка и его атакуемости ферментами. Кроме того,

60 Глава вторая

учитывая возможность взаимодействия полиэлектролитных ком­понентов продукта с белками — ферментами желудочно-кишечно-го тракта, что может сопровождаться изменением их активности, возникает необходимость исследования свойств белков (в том числе и ферментов) в комплексах с полиэлектролитами.

Таким образом, в связи с проблемой получения искусственных продуктов питания важное значение приобретают вопросы изу­чения условий образования, состава, структуры и свойств элект­ростатических комплексов белков с кислыми полисахаридами и другими полиэлектролитами, а также свойств белка в таких комплексах.

Если термодинамическая совместимость белков и полисаха-ридов до последнего времени оставалась практически неизучен­ной и исследуется в течение последних лет, прежде всего в связи с проблемой искусственной пищи, то в области электростатиче­ского взаимодействия этих макромолекулярных веществ выполне­ны многочисленные исследования как физико-химического, так и биохимического характера. К тому же электростатическое взаи­модействие белков и полисахаридов — лишь частный случай яв­ления взаимодействия противоположно заряженных макромоле­кул в растворах, рассмотренного в ряде обзоров и монографий [30, 31, 33].

Явление фазового расслоения в смесях противоположно заря­женных белков и кислых полисахаридов, названное позднее комп­лексной коацервацией, было впервые обнаружено еще в конце прошлого века. По-видимому, впервые это явление наблюдали Паули и Рон [75], а также Тьюбакс [76] при смешении раст­воров желатины и гуммиарабика в присутствии уксусной кисло­ты. Позднее Спиро [77] наблюдал фазовое расслоение в смесях подкисленных растворов желатины и гуммиарабика. Систематиче­ски это явление было исследовано Бунгенберг де Йонгом и его школой [35, 36, 78, 79]. Широкие исследования явления комп­лексной коацервации были проведены в связи с предложенной А. И. Опариным разработкой теории возникновения и начального развития жизни [80—83]. Теоретическое и экспериментальное исследование природы явления комплексной коацервации было выполнено Овербиком и Борном [84, 85], а также Вайсом с сотр. [86—89].

В противоположность явлению несовместимости белков и полисахаридов (см. предыдущий раздел), при котором макромо-лекулярные компоненты сосредоточиваются в разных фазах, явление комплексной коацервации при смешении растворов бел­ков с растворами противоположно заряженных кислых полиса­харидов приводит к их концентрированию в одной из фаз комп­лексного коацервата (концентрированная фаза), в то время как другая фаза представляет собой их разбавленный раствор (рав-