61 Физико-химические основы переработки белка в ипп

новесная жидкость). В зависимости от условий смешения и природы макромолекулярных компонентов образующаяся кон­центрированная фаза представляет собой вязкую жидкость (комплексный коацерват по Бунгенберг де Йонгу; см. примеча­ние на стр. 44) или же студнеобразный осадок. Причины, при­водящие в одном случае к образованию осадка студнеобразных частиц, а в другом — вязкой жидкости, окончательно не выяснены. Майкле полагал, что агрегатное состояние и морфология кон­центрированной фазы определяются в основном плотностью заря­дов взаимодействующих макроионов [90]. Однако это не единст­венная причина, так как известно влияние на агрегатное состоя­ние концентрированной фазы других факторов, например, кон­центрации макромолекулярных компонентов и температуры

[82, 91].

Количество (по весу или объему) концентрированной фазы,

образующейся при данном значении рН системы, зависит от со­отношения макромолекулярных компонентов в исходной смеси. Соотношение концентраций, при котором наблюдается макси­мальный выход концентрированной фазы, называют эквивалент­ным [78, 86]. Для систем, содержащих в качестве белкового компонента гибкий макроион желатины, эквивалентное соотноше­ние макромолекулярных компонентов отвечает равенству суммар­ного положительного заряда макроионов желатины и суммарного заряда полианионов кислого полисахарида [92—96]. Для систем глобулярный белок—кислый полисахарид подобного соответствия не наблюдается [86]. При отклонении состава смеси от эквива­лентного концентрированная фаза обогащается растворителем.

Температура системы оказывает существенное влияние на фазовое расслоение [82, 97]. Повышение температуры приводит к сближению составов концентрированной фазы и равновесной жидкости, и по достижении некоторой температуры система мо­жет стать однофазной. Например, концентрированная фаза, об­разующаяся при смешении растворов желатины и гуммиарабика при рН 3,5, полностью растворяется при температуре около 60° [82]. Верхняя критическая температура смешения для си­стемы бычий фибриноген—декстрансульфат составляет 48° [98].

Введение солей, т. е. увеличение ионной силы системы, при­водит к подавлению фазового расслоения [79, 86]. По мере уве­личения концентрации соли количество концентрированной фазы и ее концентрация снижаются. Критическая концентрация соли, т. е. концентрация, необходимая для полного подавления фазо­вого расслоения, обычно не превышает 0,5—1,0 М и зависит от вида соли в соответствии с правилом Шульца—Гарди [99]. В слу­чае, если соль содержит ионы, специфически связываемые одним из макромолекулярных компонентов, наблюдается изменение со­става концентрированной фазы [82, 100].

62 Глава вторая

Белки и кислые полисахариды в определенных условиях об­разуют комплексы, растворимые в водных средах [101—107 ]. Растворимые комплексы обычно регистрируют по возникновению нового пика на электрофореграмме [102—104, 106] или седимен-тограмме [104] системы. Установлено, что растворимые комплек­сы образуются при соотношениях макроионов, сильно отличаю­щихся от эквивалентного, и их состав зависит от состава ис­ходной смеси. Обычно при концентрации хлористого натрия до 0,2—1,0 М растворимые комплексы разрушаются.

Конформация белка и кислого полисахарида оказывает суще­ственное влияние как на фазовое расслоение, так и на образо­вание растворимых комплексов. В работе [107] показано, что электростатическое взаимодействие гепарина и конканавалина А подавляется при изменении нативной конформации белка. Авто­ры связывают это явление с изменением расположения ионогеп-ных групп белка при изменении его конформации. Роль располо­жения ионогенных групп взаимодействующих макроионов иллю­стрируют также данные Андерсона [105].

Взаимодействие белков и кислых полисахаридов не только за­висит от конформации макроионов, но, в свою очередь, по-види­мому, способно вызывать их конформационные изменения [101].

Анализ факторов, приводящих к расслоению смесей слабых противоположно заряженных полиэлектролитов, наиболее подроб­но выполнен для двух систем: желатина — гуммиарабик и кис­лотная желатина — щелочная желатина. Отметим, что обе пред­ложенные в связи с этим теории развиты лишь для случая по­лиионов с конформацией статистического клубка [84—89].

Согласно теории Вайса [86—89], первой стадией комплексной коацервации является образование электронейтрального комплек­са в результате электростатического взаимодействия между про­тивоположно заряженными полиионами по следующей схеме:

Р+ОН- + H+Q- -> PQ + НаО,

где Р⁴' и Q~ — соответственно поликатион и полианион. Движу­щей силой процесса является уменьшение свободной электроста­тической энергии. При этом рассматриваются две модели элект­ронейтрального комплекса PQ. Первая отвечает совпадению цент­ров тяжести полиионов, вторая — образованию ионных пар меж­ду противоположно заряженными функциональными груп­пами взаимодействующих макромолекул, причем предполага­ется, что образование ионных пар предпочтительнее, так как обес­печивает наибольший выигрыш электростатической энергии при комплексообразовании.

Вторая стадия процесса комплексной коацервации заключа­ется в агрегации электронейтральных комплексов с образованием новой фазы, т. е. концентрированной фазы комплексного коацер-