Взаимодействие воды с белками. Гидротация

Белки — амфотерные электролиты. При определенном рН среды (изоэлектрическая точка) число положительных и отри­цательных зарядов в молекуле белка одинаково. Это одна из основных констант белка. Белки в этой точке электронейтральны, а их вязкость и растворимость наименьшая. Способность белков снижать растворимость при достижении электронейтральности их молекул широко используется для выделения их из растворов, например в технологии получения белковых продуктов.

Гидратация.Белки связывают воду, т. е. проявляют гидро­фильные свойства. При этом они набухают, увеличивается их масса и объем. Набухание белка сопровождается его частичным растворением. Гидрофильность отдельных белков зависит от их строения. Имеющиеся в составе и расположённые на поверхно­сти белковой макромолекулы гидрофильные СО—NН (пеп­тидная связь), аминные NH и карбоксильные СООН группы притягивают к себе молекулы воды, строго ориентируя их на поверхности молекулы.

Окружающая белковые глобулы гидратная (водная) оболоч­ка препятствует агрегации, а следовательно, способствует устойчивости растворов белка и препятствует его осаждению.

В изоэлектрической точке белки обладают наименьшей спо­собностью связывать воду, происходит разрушение гидратной оболочки вокруг белковых молекул, поэтому они соединяются, образуя крупные агрегаты. Агрегация белковых молекул проис­ходит и при их обезвоживании с помощью некоторых органиче­ских растворителей, например этилового спирта. Это приводит к выпадению их в осадок. При изменении рН среды макромоле­кула белка становится заряженной, и его гидратационная спо­собность меняется. При ограниченном набухании концентриро­ванные белковые растворы образуют сложные системы, называе­мые студнями. Студни не обладают текучестью, они упруги, обладают пластичностью, определенной механической проч­ностью, способны сохранять свою форму. Глобулярные белки могут полностью гидратироваться, растворяясь в воде (напри­мер, белки молока, образуя растворы с невысокой концентра­цией).

Гидрофильные свойства белков, т. е. их способность набухать, образовывать студни, стабилизировать суспензии, эмульсии и пены имеют большое значение в биологии и пищевой промыш­ленности. Очень подвижным студнем, построенным в основном из молекул белка, является цитоплазма — полужидкое содержимое клетки. Сильно гидратированный студень — сырая клейковина, выделенная из пшеничного теста, она содержит до 65 % воды. Различная гидрофильность клейковинных белков — один из признаков, характеризующих качество зерна пшеницы и получае­мой из него муки (так называемые сильные и слабые пшеницы). Гидрофильность белков зерна и муки играет большую роль при хранении и переработке зерна, в хлебопечении. Тесто, которое получают в хлебопекарном производстве, при изготовлении муч­ных кондитерских изделий, представляет собой набухший в воде белок, концентрированный студень, содержащий зерна крахмала.