Термодинамический анализ роли межмолекулярных взаимодействий в структурообразующих свойствах системы: мальтодекстрин - легумин - низкомолекулярное поверхностно-активное вещество

• Автор: Анохина, Мария Сергеевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

2. ВВЕДЕНИЕ

3. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

3.1. Крахмал и мальтодекстрины, как структурообразующие компоненты пищевых систем

3.2. Роль взаимодействия крахмала и мальтодскстринов с низкомолекулярными поверхностноактивными веществами ПАВ в структурообразующих свойствах полисахаридов
3.3. Роль взаимодействия крахмала и мальтодекстринов с белками в структурообразующих свойствах биополимеров

3.4. Комплексообразование белков с низкомолекулярными ПАВ

4. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

5.1. Объекты исследовании

5.1.1. Легумин
5.1.2. Мальтодекстрины
5.1.3. Амилоза и амилопектин
5.1.4. Низкомолекулярные поверхностноактивные вещества ПАВ
5.2. Методы исследования
5.2.1. Приготовление растворов биополимеров,
низкомолекулярных ПАВ и их смесей
5.2.2. Методика выделения легумина 5 глобулиновой фракции из кормовых бобов
5.2.3. Определение концентраций и инкрементов показателей
преломления в растворах биополимеров и их комплексов с
низкомолекулярными ПАВ
5.2.4. Калориметрия смешения
5.2.5. Дифференциальная сканирующая калориметрия ДСК
5.2.6. Тензиометрия
5.2.7. Метод статического лазерного светорассеяния
5.2.8. Метод динамического лазерного светорассеяния
5.2.9. Вискозиметрия
5.2 Оценка пнообразующей способности биополимеров их комплексов с низкомолекулярными ПАВ
6. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
6.1. Влияние мальтодекстринов на термодинамические свойства легумина в объме водного раствора и на границе раздела фаз водавоздух
6.1.1. Простые смеси мальтодекстринов и лслумина в водной среде
6.1.2. Ковалентные конъюгаты мальтодекстринов и легумина в водной среде
Заключение по части 6.1.
6.2. Термодинамический анализ процессов
структурообразования в смесях мальтодекстринов с низкомолекулярными ПАВ
6.2.1. Влияние структуры индивидуальных молекул низкомолекулярных ПАВ и мальтодекстринов на характер их взаимодействия в водной среде
6.2.2. Модификация молекулярных и термодинамических параметров мальтодекстринов посредством их взаимодействия с низкомолекулярными ПАВ
6.2.3. Влияние мальтодекстринов на поверхностную активность низкомолекулярных ПАВ на границе раздела фаз воздухвода
Заключение по части 6.2.
6.3. Термодинамический анализ роли мальтодекстринов в
структурообразующей способности тройных систем мальтодекстрин легумин НМ ПАВ
6.3.1. Термодинамический анализ характера взаимодействия между мальто декстринам и и легумином, модифицированных взаимодействием с анионными низкомолекулярными ПАВ
6.3.2. Влияние мальтодекстринов на конформационную стабильность легумина в присутствии анионных низкомолекулярных ПАВ
6.3.3. Влияние мальтодекстринов на структурообразующую способность смесей легумина с низкомолекулярными ПАВ на границе раздела фаз водавоздух.
Заключение по части 6.3.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
НМ ПАВ Низкомолекулярное поверхностноактивное вещество
ККМ Критическая концентрация мицеллобразования
ИЭТ Изоэлекгричеокая точка белка
Декстрозный эквивалент
СП Степень полимеризации
ГЛБ Гидрофобнолипофильный баланс
ДСК Дифференциальная сканирующая калориметрия
2 Мальтодекстрин с деке грозным эквивалентом равным двум 6 Мапьтодекстрин с декстрозным эквивалентом равным шести Мальтодекстрин с декстрозным эквивалентом равным десяти
Натриевая форма сложного эфира жирной кислоты
стеариновой или пальмитиновой с молочной кислотой I Сложный эфир лимонной кислоты и моноглицерида стеариновой или пальмитиновой кислот
Додецилсульфат натрия
Додецилтримстиламинбромид
Средневесовая молярная масса
А2, АБб, Амд мл Второй вириальный коэффициент, определенный по
весовой шкале концентраций
Абмд Перекрестный второй вириальный коэффициент, определенный по весовой шкале концентраций
Амдмд Второй вириальный коэффициент по моляльной шкапе концентраций
о Радиус инерции р Химический потенциал v Инкремент показателя преломления
т Поверхностное натяжение
Межфазное давление
Я Мольное отношение
р Структурночувствительный параметр
м Характеристическая вязкость
ш Обратная величина плотности биополимеров в растворе
АН Изменение энтальпии
ДН Изменение энтальпии денатурации белка
АСр Различия в теплоемкости нативной и денатурированной
формы белка
АТ2 Ширина калориметрического перехода на половине высоты
теплового пика
и Температура денатурации
ип Время полураспада пен.
2. ВВЕДЕНИЕ
Для того чтобы ближе подойти к пониманию процессов структурообразования в наиболее важных для практики многокомпонентных биополимерных системах актуальным является усложнение модельных систем и переход от наиболее изученных бинарных систем, содержащих, два ключевых компонента к тройным системам, содержащим третий ключевой компонент. Такая задача, в частности, является актуальной для коллоидных систем пищевого и фармацевтического назначения, в которых эмульгаторами или пенообразователями выступают, как правило, смеси белков и низкомолекулярных поверхностно активных веществ НМ ГАВ, а стабилизаторами структуры различные по природе полисахариды. К моменту начала нашей работы взаимное влияние этих ключевых компонентов на их структурообразующие свойства в объме водной среды и на границе раздела фаз в таких тройных системах оставалось практически неизученным. Это не только осложняло выбор и целенаправленное использование, формирующих структуру коллоидных систем, компонентов, но и сдерживало выпуск продукции, обладающей усовершенствованными или уникальными составом, структурой и физической стабильностью.
Актуальность


Также, разветвлнные молекулы амилопектина образуют пространственные затруднения, препятствующие процессу ретроградации, однако, при достаточной длине боковых цепей в молекулах амилопектина, также возможно протекание этого процесса 1, 2, . Хорошо известно, что в горячей воде крахмал набухает, а при добавлении неорганических кислот постепенно гидролизуется с уменьшением молекулярной массы, вплоть до глюкозы . В настоящее время гидролиз крахмала также проводят ферментативно, с использованием аамилазы , , которая содержится в слюне, а также выделяется поджелудочной железой. В результате гидролиза крахмала могут получиться декстрины различной длины, поэтому, например, образцы мальтодекстринов представляют собой, как правило, смеси углеводов с разной степенью полимеризации от глюкозы до высокомолекулярных полисахаридов, свойства и количественное соотношение которых зависит как от способа гидролиза, так и от вида используемого сырья . Так, в частности, выбранные для нашего исследования мальтодекстрины являлись продуктами ферментативного гидролиза картофельного крахмала и обладали различной степенью полимеризации См. Н С6НО5п ОН. Степень гидролиза мальтодекстринов может быть различной и может характеризоваться таким показателем, например, как декстрозный эквивалент ЭЕ. Декстрозный эквивалент определяет восстанавливающую способность ЭГлюкозы декстрозы, измеряемую в граммах на 0 г сухого вещества, при этом принято, что чистая ЭГлюкоза имеет ЭЕ равный 0. ОЕ является также индикатором степени деполимеризации крахмала чем больше ОЕ, тем больше степень гидролиза крахмала, и наоборот. Декстрозный эквивалент мальтодекстринов варьируется от 1 до , а глюкозных сиропов от до , . Крахмалы давно и широко использовались в приготовлении пищи как компоненты, способные придать ей крепкую, гелеобразную и приятную текстуру . При этом, однако, гели крахмала имели ряд недостатков, таких например, как нестойкость к , нагреванию, охлаждению, а также интенсивному механическому воздействию. Что, как правило, проявлялось в выделении воды и потере вязкости гелей . Поэтому, сегодня для оптимизации коммерчески важных свойств крахмала, а также для создания продуктов с желаемыми органолептическими свойствами, практически всегда требуется применение дополнительных ингредиентов наряду с крахмалами. Так, например, чтобы избежать ретроградации крахмала, которая ведет к нежелательной жесткости и сухости готовых пищевых продуктов на основе крахмала, при производстве к крахмалу добавляют различные моноацильные полярные липиды . Позитивный эффект от добавления липидов, как правило, объясняется образованием спиральных комплексов включения между липидами и амилозой . Другим объяснением является предположение о комплексообразовании между боковыми цепями амилопектина и липидами, что замедляет ретроградацию амилоиекгина и улучшает качество крахмалосодержащих продуктов . У мальтодекстринов, как более низкомолекулярных продуктов гидролиза, большинство перечисленных недостатков, присущих крахмалу, отсутствуют. Так, независимо от величины ИЕ, мальтодекстрины хорошо растворяются как в холодной, так и в горячей воде, образуя при этом растворы с различными показателями вязкости, при этом, чем ниже значение ОЕ, тем выше вязкость раствора мальтодекстрина. Благодаря тому, что мальтодекстрины способны контролировать ряд важных свойств, таких как вязкость и текстуру пищевой системы, степень сладкого вкуса от отсутствия до умеренного, а также обладают аитикристаллизациониыми свойствами, стойкостью к низким и высоким температурным режимам, инкапсулирующими свойствами по отношению к липидам и т. При этом эффект от их применения может быть очень разнообразным, что прямо зависит от выбора типа мальтодекстринов , . Так, в частности, в силу того, что гели относительно высокомолекулярных мальтодекстринов обладают такими же органолептическими свойствами, что и жиры, а их калорийность составляет лишь одну девятую часть от калорийности жиров, именно такие мальтодекстрины применяются для производства продуктов с низким содержанием жира . Более того, температура плавления гелей мальтодекстринов близка к температуре человеческого тела, что еще больше сближает их свойства с органолептическими свойствам, например, молочных жиров .