Растворимость свекловичных белков Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

-ihm с* i-ч 1

стью и химическими превращениями О-глюкозы при указанном pH [3].

С использованием данных работы [1] рассчитана концентрация линейной формы глюкозы при различных значениях pH: / — 0,0208; 2 — 0,0203; 4 — 0,0202; 6 — 0,0196; 8 — 0,0285; 10 — 0,0418; /2 — 0,0331%.

вывод

Методом спектроскопии комбинационного рассеивания установлено, что содержание оксикарбо-нильного таутомера глюкозы зависит от pH среды.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мецлер Д. Биохимия. — М.: Мир, 1980. — С. 606.

2. Нахмановнч М.И. Реакции моносахаридов. — М.: Пи-шепромиздат, 1960. — С. 69.

3. Сапронов А.Р., Колчева P.A. Красящие вещества и их влияние на качество сахара. — М.: Пищевая пром-сть 1975. — С. 348.

4. Свердлов Л.М., Ковнер М.А., Кретнов Е.П. Колебательные спектры многоатомных молекул. — М.: Наука, 1970. — С. 559.

5. Беллами Л. Новые данные по ЯА'-спектрам сложных молекул. — М.: Мир. 1971. — С. 318.

Кафедра органической химии

Поступила 25.11.92

664.121:543.865

РАСТВОРИМОСТЬ СВЕКЛОВИЧНЫХ БЕЛКОВ

В.А. ЛОСЕВА

ВЛгкшежский технологический институт

Состав и количество азотсодержащих веществ — важные критерии оценки технологического качества свеклы, так, из 2,5 кг несахаров, имеющихся в 100 кг свеклы, 1,1 кг приходится на азотсодержащие вещества [1]. До последнего времени считали [2] белковый азот свеклы безвредным для технологии свеклосахарного производства, поскольку белки при нагревании и обработке известью диффузионного сока удаляются. Однако продукты неполного гидролиза свекловичных белков — пептиды — при очистке сока удаляются неполностью. До сих пор в чистом виде не выделены свойства свекловичных белков. Считают, что они представляют собой альбумины, но в основном глобулины. Однако глобулярные белки также могут быть разделены на несколько классов по их реакции на экстремальные pH: сохраняющие свою структурную целостность, увеличивающиеся в объеме и диссоциирующие белки [3].

Цель нашей работы — изучение растворимое^ свекловичных белков в широком интервале pH и влияния на нее температуры и длительности нагревания.

Белки представляют собой макромолекулярную группу: совокупность объединенных пептидными связями аминокислот, которые образуют цепи, соединенные водородными дисульфидными, ионными, Ван-дер-Ваальса и прочими связями. В образовании последних участвует и небелковая группа которая по своей природе может быть углеводной, липидной, фосфорной и т.п. [4].

Растворимость белков в воде определяется их химической структурой, т.е. типом и числом ами-

кокислот, образующих молекулу, и характером свертывания пептидных цепей. Их поведение определяется некоторыми факторами, зависящими от самого белка и параметров среды, а именно: pH, ионной силы, диэлектрической постоянной, присутствия неионных полимеров или полиэлектролитов, температуры и т.п.

На рисунке представлены кривые растворимости свекловичного белка в зависимости от pH при 20 (/) и 50°С (2). Максимальная растворимость — 86,4% — наблюдается при pH 7,0. С обеих сторон от этого максимума она тем ниже, чем дальше находится pH от данной точки. При естественном значении pH сока растворимость уже весьма велика — около 65%. Она представляет собой результирующую характеристику поведения всех содержащихся в свекловичном соке белков. Некоторые вариации могут предопределяться их природой, присутствием других компонентов, сортом свеклы, условиями ее возделывания, хранения и экстрагирования сахара.

йж-ги i1: м a. iMi

“ч I i;.| I 1:И,'Jг11. |:-.Г

i'.w.vrr --R.

fcQtHSt fei

V Ч К vii иьк- г ic OrKrt’-i;! Г Jvyr'JJI H СумюрН MHl'i jil -Rnp-H 4ir.

LiiiMk. ИНН ^

и

ü

19

Щ

Sil

äu

BO

Кик-:л, p]I г OhCühdki

KnUtllOjiN pJi-ЧКЛЬ I

pH J.ö й\ Пии.ыи

6СЛК£ Я

изЕле-кач мер, PR1K

ГО ВдШС бС.'КОЕУИ .10 tpu.'.^j ■: (1И буд! же.7 yneJ

рЗСТ'ЧГОН?

[ÜeVHäfl 1 ягуляц'нИ п средств положен:! Cvi'T :i

ЦНЯЙ H'llj

см tu :ля

Раствор1!Мость белков в соке обусловлена составом аминокислот, а также числом и расположением гидрофильных (полярных или ионизируемых) и гидрофобных (неполярных) участков. На нее оказывают влияние характеристики ионных сил, которые стабилизируют или не стабилизируют пространственную конфигурацию белка и характер ассоциированных небелковых групп, а также специфические характеристики последних.

В случае изменения концентрации ионов Н , когда общий заряд белка не равен нулю, силы электрического отталкивания, обусловленные этим зарядом, а также молекулы воды, соединенные в большом количестве с гидрофильными участками белка, отдаляют одну молекулу белка от другой и вызывают ее растворение. Наоборот, когда суммарный заряд белка равен нулю, то в изоэлек-трической точке белки имеют минимальную растворимость.

Таблица I

Время, мин Растворимость белка в свекловичном соке, %

20° С 50°С 80°С

pH 5,0 pH 3,5 pH 6,5

0 72,8 17,7

5 69,4 35,5 61,7 21,8

10 73,5 24,1 56.3 22,9

20 68,7 22,9 57,5 22,4

30 66,7 36.7 55,1 30,6

40 71,0 38,0 — —

50 -60,4 26,4

60 - 60,3 23,9

Как следует из табл. 1, растворимость белков при pH 3,5 примерно в 2 раза ниже, чем при pH 5,0. Очевидно, в этом диапазоне pH белок испытывает конформационные изменения. При pH 5,0 растворимость практически не зависит от времени, а при pH 3,5 изменяется почти в 2 раза.

Повышение температуры вызывает денатурацию белка и лишает его способности к растворению, вовлекая в необратимые взаимодействия (напри-' мер, реакции Мейларда). Растворимость его намного выше при 20, чем при 50 и 80°С. Растворение белковых макромолекул требует относительно мало времени. Например, при 50°С достаточно 5 мин, при более высокой температуре (80°С) время может увеличиться до 30 мин, хотя наблюдаемая растворимость ниже примерно в 2—3 раза. Повышенная температура способна вызвать тепловую коагуляцию белков, делающую их нерастворимыми посредством перераспределения относительного расположения полярных и неполярных участков (51.

Степень растворимости является также функцией концентрации анионов и катионов, добавляемых для изменения pH. Так, введение Са(ОН)г, КОН, ГЯаОН, ЫН^ОН и М^(ОН)г по-разному влия-

ет на растворимость при достижении одинаковых значений pH. Как видно из табл. 2, наименьшая растворимость белка наблюдается при введении Са(ОН)2, а наибольшая — при МН^ОН и КОН. Прочность связи ионов с белком возрастает с увеличением их валентности.

В кислой среде влияние аниона на растворимость очень заметно. Так, при достижении одинакового значения pH 5,0 (табл. 3) в присутствии глутаминовой и уксусной кислот растворимость белка максимальная, соответственно 80,0 и 81,4 %, а в присутствии Н2Э04 минимальная — 53,4 %.

Таблица 2

Щелочь Растворимость белка, %

pH

7.0 8.0 9,0 10,0 11,0

Са(ОН)2 75,3 75,3 63,4 61.3- 45,2

ИаОН 96,4 100,0 74.2 69,3 63.0

КОН 94,0 100,0 93,8 92,7 90,4

МН4ОН 86,4 99,1 96,5 73,3 —

М8(ОН)2 89,1 64,2 59,2 — —

Нейтральные соли, например, ЫаС1, (NН'.^’й-Оч, К'агЗОз, оказывают на растворы белка двоякое действие: в низких концентрациях они повышают растворимость белков, а в высоких — напротив, уменьшают ее и вызывают образование осадка. Ионы нейтральных солей нейтрализуют противоположно заряженные ионные группы на поверхности белка, устраняя тем самым причину агрегации белковых частиц. Эффект «высаливания» высокими концентрациями солей, очевидно, объясняется их конкуренцией с белком за молекулы растворителя. Ионы соли связывают большое количество воды, так что ее становится недостаточно для растворения белка.

Таблица 3

Кислота Растворимость белка при 2б°С,*%

на 73,3

н2504 53,4

сн3соон 81,4

ныо3 74,7

Н3РО< 62,9

СН3СНОН-СООН 78,7

СООН • СН2 ■ СН2 • СН2Ы Н, ■ СОО! 1 80,0

Силы когезии между белками и силы притяжения между ними и растворителем одной природы. В зависимости от среды белки способны осаждаться, если преобладают силы первого типа, и, наоборот, растворяться, если преобладают, силы второго. Вся совокупность является результатом совместно-

го или противоположного действия нескольких факторов.

Изучение растворимости свекловичных белков имеет теоретическое и практическое значение. Оно позволяет глубже раскрыть сущность важного физико-химического процесса, выяснить механизм реакций, протекающих на предварительной дефекации с участием белков. Применяя различные технические приемы,можно сделать белки нерастворимыми и полнее осадить их на предцефекации.

ВЫВОДЫ

1. Изучена растворимость свекловичных белков в зависимости от температуры, pH и длительности нагревания. Максимальная растворимость наблюдается при pH 7,0.

2. Степень растворимости свекловичных белков является функцией концентрации анионов и катионов: она наименьшая при введении Са(ОН)г, глутаминовой и уксусной кислот; наибольшая — при 1ЧН4ОН, КОН, Н2504.

3. Нейтральные соли NaCI, (NH4)2S04, Na2SÛ3 оказывают на растворимость белков двоякое действие: в низких концентрациях они повышают растворимость, а в высоких — уменьшают ее и вызывают образование осадка.

ЛИТЕРАТУРА

1. Хелемский М.З. Технологические качества сахарной свеклы. — М.: Пищ. пром-сть, 1973. — 249 с.

2. Мирошниченко С.С. и др. Передвижение азотистых веществ по верстату свеклосахарного завода / Мирошниченко С.С., Волошаненко Г.П., Жура К.Д., Черкас И.С. // Сахарная пром-сть. — 1972. — № 11. — С. 22—24.

3. Vang J.T., Foster J.F. // J. Amer. Chem. Soc. — 77. — 1955! — 2374.

4. Растительный белок: Пер. с фр. В.Г.Долгополова / Под ред. Микулович Т.П. — М.: Агропромиздат, 1991. — 684 с.

5. YON J. Structure et dynamigue contormationnelle des proteines. — Paris, Hermann. — 1969.

Кафедра сахаристых веществ

Поступила 12.10.92

(641.11:547.97 j.543.42

СПЕКТРОСКОПИЯ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИИ МЕЛАНОИДИНООБРАЗОВАНИЯ

В.П. МАКСИМЕЦІ Е.В. ЗОРИХИНА, В.А. СКИПОР

Харьковский институт общественного питания

Глубину реакции меланоидинообразования (реакция Майяра) определяет ряд факторов: природа реагирующих углеводов и аминосоединений, температура, время, pH, влажность и др. II, 2].

Мы исследовали изменение УФ, видимых и И /С-спектров поглощения продуктов реакции в эквимолекулярных смесях аспарагиновой кислоты АК или аспарагина АН с глюкозой Г или ксилозой К в зависимости от продолжительности нагрева г.

К 4 г сухой смеси прибавляли 1 г дистиллированной воды, тщательно перемешивали и полученную пасту термостатировали 3 ч при 100°С. Пробы отбирали через каждые 0,5 ч нагрева, охлаждали на воздухе и высушивали в вакуум-эксикаторе над хлоридом кальция.

УФ и видимые спектры измеряли в водных растворах на Спекорде УВ ВИЗ (кювета 1 см в сравнении с водой); ИК-спектры — на Спекорде 75 ИР в дисках из бромида калия (соотношение продукта и бромида калия 1:200).

В смесях АК+Г реакция меланоидинообразования практически не протекает: после 3 ч нагрева смесь не приобрела коричневой окраски, поглощение в видимой области спектра отсутствовало. В

УФ-области наблюдается очень слабая полоса поглощения с максимумом Лтах при 280 нм (рисунок, кривая /), характерная для оксиметилфурфуро-ла — бесцветного продукта карамелизации [3].

0,6

0,4

0,2

2JS0

3 00 нм

■ т

\ Ч Ча

Ч Ч. Л/ / і ✓ L V

ч % / і/ s « \ \ \ s \ s \ 4 4

4.

цц т 56 зги

УФ—спектры 0.01 %-ных растворов

Следов, гибиру даже п зой: по. (кривая только ] При: зой пр< появляе переход римы в В тЬ мума, н| а величй линейна прослем

т. ч

0.5

1

1.5 2

2.5 3

В УФ

и изгиб

НОСТЬ П01

с г. Ma продукта ковыми 250 нм ■ имеющи

С

О

С.С. ЩЕІ Е.А. СОЛ

Московскиі пищевой щ

Интен| восстань не, в зна' ем в сред сти cepoq торых мої