63 Физико-химические основы переработки белка в ипп

вата. Согласно Вайсу, фазовый переход обусловлен, с одной сто­роны, ухудшением качества растворителя в процессе комплексо-образования, а с другой — выигрышем энтропии за счет хаотиза-ции распределения компонентов комплекса в концентрированной фазе. Теория Вайса хорошо описывает явление комплексной коа­цервации гибких полиионов. В частности, она показывает, что состав комплексного коацервата определяется составом электро­нейтрального комплекса и потому не зависит от состава исходной смеси. Иными словами, эквивалентное соотношение макроионов в процессе комплексной коацервации определяется требованием взаимной компенсации их зарядов. Кроме того, предположение об участии на второй стадии процесса — агрегации электронейт­ральных комплексов, сил иной природы, чем электростатиче­ские, позволяет объяснить в рамках этой теории влияние тем­пературы на комплексную коацервацию.

Детальный анализ взаимодействия глобулярных белков и кис­лых полисахаридов не проводился. Некоторые авторы считают, что связь между компонентами комплекса осуществляется за счет ионных пар между противоположно заряженными функциональ­ными группами [105, 107 ]. Для глобулярных белков известна способность к образованию растворимых комплексов. В опре­деленных условиях возможно образование нерастворимых комп­лексов, осаждающихся из раствора в виде концентрированной

фазы — комплексного коацервата.

Изучение механизма электростатического взаимодействия в основном, следовательно, ограничено рассмотрением фазового рас­слоения систем в результате образования нерастворимых комп­лексов. Теория этого явления развита для взаимодействия гибких противоположно заряженных полиионов. Образование раствори­мых комплексов установлено при этом лишь для глобулярных белков, а существование таких комплексов для белков с неупо­рядоченной конформацией, например для желатины, до недавнего времени не было известно. В то же время образование раство­римых комплексов желатины с кислыми полисахаридами, очевид­но, может привести к получению новых студнеобразующих си­стем, что существенно с точки зрения рассматриваемой проблемы. Хотя в ряде работ [109—117] показано изменение свойств белка в результате взаимодействия с полиэлектролитами, в том числе и изменение ферментативной активности под влиянием по­лианионов, природа этих эффектов оставалась неисследованной

[118].

Необходимо также отметить, что большинство работ по взаи­модействию белков и кислых полисахаридов выполнено на водо­растворимых белках — альбуминах (по этому признаку к альбу­минам может быть формально отнесена и желатина), в то время как глобулины и глютелины оставались вне поля зрения. Вместе

64 Глава вторая

с тем к последним, как отмечено выше, относятся основные виды белков, перерабатываемых в искусственные продукты питания.

Таким образом, несмотря на большое число работ, посвящен­ных взаимодействию белков и кислых полисахаридов в водных средах, ряд аспектов, имеющих важное практическое значение в плане проблемы получения искусственных продуктов, требовал дополнительного изучения [1, 2, 118, 119]. В последние годы были предприняты исследования в указанных направлениях с прив­лечением широкого круга белков (в том числе и ферментов) и полисахаридов с различными молекулярными и физико-химиче­скими характеристиками [118—131 ], а также разработан ряд ме­тодических вопросов исследования стехиометрии нерастворимого комплекса и свойств белка в растворимых и нерастворимых комп­лексах [10, 18, 118, 119, 125, 126, 130].

Было показано, что в кислой области рН относительно ИЭТ белка, в определенной области составов системы (вблизи эквива­лентного) взаимодействие белка (альбумина) и кислых полиса­харидов приводит к расслоению системы на концентрированную фазу и равновесную жидкость. Если при этом суммарная кон­центрация макромолекулярных компонентов превышает Ю"²⁰/), то концентрированная фаза выделяется в виде крупных диспер­сных частиц, легко коалесцирующих с образованием макрослоя комплексного коацервата. При более низкой суммарной концен­трации белка и кислого полисахарида (Ю-²—Ю"³⁰/)) концентри­рованная фаза выделяется в высокодисперсном состоянии. Размер частиц, определенный методом спектра мутности, составляет 0,5— 1,2 мкм. Оптическая плотность системы при постоянном рН ли­нейно зависит от суммарной концентрации макромолекулярных компонентов вплоть до 7•i0~^зo/o. Поэтому при фазовом расслое­нии в разбавленных системах их оптическая плотность может служить мерой концентрации частиц концентрированной фазы, т. е. использоваться для определения выхода нерастворимого ком­плекса. Принимая величину оптической плотности в качестве кри­терия выхода нерастворимого комплекса и рассматривая процесс взаимодействия белка и кислых полисахаридов как моноядерную ассоциацию, оказалось возможным использовать для определения стехиометрии нерастворимого комплекса метод непрерывных из­менений при пефелометрических исследованиях. Данные о соста­ве нерастворимого комплекса, полученные химическим анализом состава концентрированной фазы, совпадают с результатами оп­ределения его стехиометрии нсфелометрическим методом [10,119].

Установлено, что концентрированная фаза комплексного коа­цервата содержит основное количество белка (альбумина) и кис­лого полисахарида в постоянном соотношении, не зависящем от со­става системы до расслоения. Отношение концентраций макромо­лекулярных компонентов в концентрированной фазе (т. е. в