102 Глава вторая

Риг,. 28. Ползучесть О^ч/о-ного студня альгината кальция в направлении, параллель­ном (1) и перпендикуляр­ном (2) направлению диф-фу.чип ионов кальция

направлении диффузии намного выше, чем в перпендикулярном направлении (рис. 28). В обоих случаях модуль упругости сгуд-ней пропорционален концентрации альгината [222]. Анизотропия механических свойств студней альгината кальция, очевидно, обу­словлена анизотропией его макроструктуры. Слоистая структура студня с макроскопическими слоями, ориентированными перпен­дикулярно направлению движения ионов кальция и разъединен­ными зонами с высоким содержанием воды, приводит к тому, что их деформация оказывается частично необратимой. Развитию ос­таточной деформации при одноосном сжатии в направлении, па­раллельном диффузии ионов кальция, т. е. перпендикулярном плоскости слоев, способствует перемещение слабосвязанных эле­ментов структуры и макрослоев студня, сопровождаемое выдав­ливанием воды. Это, естественно, проявляется в анизотропии пла­стичности студня. Отметим, что после замораживания и оттаива­ния слоистого студня альгината кальция, как показано выше, происходит распад сплошного образца студня на стопку слоев с отделением водной фазы под действием собственного веса образ­ца. При этом наблюдается сокращение размера образца в том же направлении, что и при исследовании его ползучести, а именно, в направлении диффузии ионов кальция при получении первона­чального образца иопотропного студня.

Таким образом, ионотропные студни альгината кальция слои­стой структуры обладают анизотропией механических свойств и образуются в условиях, исключающих конвекционное смешение раствора соли кальция с раствором альгината натрия, т. е. при диффузии ионов кальция в направлении снизу вверх. Образова­ние слоистых студней сопровождается концентрированием поли­электролита в направлении диффузионной границы. Заморажива­ние и оттаивание таких студней приводит к их расслоению.

Смешанные студни желатины и альгината кальция, получае­мые диффузией ионов кальция в студни желатины, содержащие

Физико-химические основы переработки белка в ИПП 103

альгинат натрия, также обладают анизотропией механических свойств [180]. Однако в отличие от студней альгината кальция смешанные студни проявляют большую податливость в направле­нии, перпендикулярном диффузии ионов кальция. Приведенные па рис. 12—15 термомеханические кривые и кривые ползучести характеризуют свойства смешанных студней в направлении, па­раллельном диффузии ионов кальция. В отличттс от студией аль-гипата-.калт.ция студни пектината кальция, т. о. полиэлектролита с меньшей плотностью заряда, не обнаруживают заметной ани-яотропии механических свойств [223].

Несмотря на успехи, достигнутые в изучении условий обра­зования и структуры ионотропных студней, даже в феноменоло­гии этого явления многое остается неясным, не говоря уже об отсутствии ясного понимания природы явления. Образование сло­истой структуры студней, по-видимому, можно рассматривать как результат некоего периодического процесса, ведущего к фазовому расслоению и нарушению градиента концентрации диффундирую-щего катиона. Высказывалось мнение [220] о связи этого явле­ния с явлением образования колец Лизеганга, против чего воз­ражает Типе [204]. Электронно-микроскопическое исследование различных структурных зон в ионотропных студнях альгината кальция [224, 225] не обнаружило ориентации макромолекул альгината в направлении, перпендикулярном направлению диф­фузии. Этот результат не согласуется с более ранними данными [226, 227] и требует внимательного рассмотрения.

Мало изучен также вопрос о связи между молекулярными характеристиками полиэлектролитов и структурой ионотропных студней. Согласно Тиле [204], степень ориентации макроионов в ионотропных студнях снижается при уменьшении заряда макро­иона. Степень ориентации уменьшается также по мере снижения молекулярного веса полиэлектролита, и ниже некоторого порого­вого значения молекулярного веса ионотропные студни вообще не образуются. Отмечается, что для получения воспроизводимых результатов необходимо использовать один и тот же образец альгината [217].

Интересные данные о зависимости структуры иопотропных студией альгипата цинка от источника полисахарида получены Паардсетом [228]. Оказалось, что количество и форма капилля­ров зависят от вида и возраста водоросли, а также части расте­ния, из которой выделен альгинат, и могут служить характе­ристическими признаками альгинатов, полученных из различных источников.

Одним из важных факторов, определяющих структуру ионо-троппьтх студней, является сополимерпый состав альгинатов. Ис­следования Хауга, Смидсреда, Кона и др. [229—231] показали, что остатки гулуроновой кислоты в макромолекуле альгината име-