100 Глава вторая

Рис. 27. Микрофотография студня альгината кальция в скрещенных николях. Об­разцы получены путем диффузии 10%-пого раство­ра уксуснокислого кальция в 2%-ный раствор альгина­та натрия в направлении снизу вверх

о — структура типа «полос»;

б — структура типа «линз»

раствором соли кальция. При наложении фильтровальной бумаги происходило мгновенное образование пленки студня на поверх­ности раствора альгината натрия, что обеспечивало в дальней­шем хорошее качество диффузионной границы. Диффузия дли­лась 10—15 час. Длина возникающего при этом студня составля­ла 14—18 мм.

Полученные студни обладали значительным двулучепрсломле-нием по всей длине образца. Для микроскопической картины характерна поперечная исчерченность, проявляющаяся либо в на­личии перпендикулярных направлению диффузии эквидистант­ных полос толщиной порядка 10 мкм, либо большого числа иск­ривленных более тонких полос, преимущественно ориентирован­ных под небольшими углами к фронту диффузии (рис. 27). Поперечная исчерченность наблюдалась не по всей длине образца студня. Она начиналась на расстоянии 1—3 мм от диффузион­ной границы. Начальная зона студня (1—3 мм) состояла из зон мембраны, капельного расслоения и капилляров. Длина зоны студ­ня с поперечной исчерченностью составляла 7—9 мм. Конечная зона (5—6 мм) представляла собой однородный студень. Харак­тер микроскопической картины (полосы, линзы или же отсутствие обоих видов поперечной исчерченности) меняется от одного образ­ца к другому в зависимости от ряда параметров. Среди них хо­рошо воспроизводимыми оказались зависимости от размеров кю­веты, начальной концентрации альгината натрия и направления диффузионного потока относительно поля тяготения.

Слои с четкой «полосатой» структурой образуются лишь в кюветах диаметром (толщиной) не более 2,2 мм, при начальной

Физико-химические основы переработки белка в ИПП 101

концентрации альгината 1,0—2,5%. В указанных условиях пери­од идентичности элементов структуры студня составляет от 0,04 до 0,10 мм (рис. 27, а), причем можно отметить тенденцию к уменьшению периода идентичности при возрастании диаметра кю­веты. При дальнейшем увеличение диаметра кюветы и начальной концентрации альгината наблюдалось все возрастающее искрив­ление полос (см. рис. 27, б). Иопотропные студни с более или менее совершенной поперечной исчсрчеппостыо образуются в кю­ветах, расположенных под углами от 0 до 8° относительно верти­кали при направлении диффузия снизу вверх. При большем от­клонении от вертикали возникают студни, лишенные поперечной псчерченности, с преобладающей капиллярной структурой. Полу­ченные данные по влиянию направления диффузионного потока на структуру ионотропных студней подтверждают представле­ния Тиле об отрицательной роли конвективного смешения при получении студней с преобладающей поперечной исчерчен-постыо.

В процессе образования ионотропного студня с поперечной ис­черченностью отчетливо наблюдается концентрирование студне-образователя в зоне поперечной исчерченности, тогда как для последующей зоны макроскопически однородного образца студня характерно понижение концентрации студнеобразователя. Оче­видно, что возникновение слоистых структур в студне сопряжено с процессами синерезиса. При диффузии соли кальция в направ­лении сверху вниз, т. е. при образовании студня с преимущест­венно капиллярной структурой, сохраняется практически равно­мерное распределение студнеобразователя по высоте студня.

Установлено также, что студни альгината кальция, получен­ные при диффузии кальция снизу вверх, претерпевают резкие изменения в результате медленного замораживания. После оттаи­вания, сопровождающегося отделением жидкости, прежде макро­скопически однородный студень приобретает ярко выраженную слоистую структуру. Он представляет собой стопку тонких (0,1— 0,5 мм), местами сросшихся слоев студня, расположенных пер­пендикулярно направлению диффузии. Эти слои могут быть легко отделены друг от друга. Следует отметить, что резкое охлажде­ние, например в жидком азоте, не приводит к такому результа­ту. Можно полагать, что способность студней к расслаиванию обусловлена их слоистой структурой, а замораживание играет роль проявителя этой структуры. Причиной расслаивания явля­ется расширение при замораживании зон с повышенным содер­жанием воды, расположенных между слоями альгината кальция. Поэтому стеклование этих зон при резком охлаждении студня в жидком азоте не приводит к расслаиванию студня.

Исследование ползучести ионотропного студня альгината каль­ция слоистой структуры показало, что податливость студней в