Термодинамические аспекты влияния низкомолекулярных углеводов и полисахаридов на функциональные свойства белков тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

н

На правах рукописи

Антипова Анна Сержановиа

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ ИИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ УГЛЕВОДОВ И ПОЛИСАХАРИДОВ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ

02.00.04 - Физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата химических наук

Москва 2008

003454332

Работа выполнена в Институте Биохимической Физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук

Научный руководитель

доктор химических наук Семёнова Мария Германовна

Официальные оппоненты

доктор химических наук, профессор Заиков Геннадий Ефремович

доктор химических наук Гамзазаде Ариф Исмаилович

Ведущая организация

Российский

Химико-технологический Университет им. Д.И. Менделеева

Защита диссертации состоится « 10 » декабря 2008 года в 11 часов на заседании Диссертационного совета Д 002.039.01 в институте Биохимической Физики им. М.Н. Эмануэля РАН по адресу: 119334 г. Москва, ул. Косыгина, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться библиотеке Института Химической Физики им. H.H. Семёнова РАН по адресу: г. Москва, ул. Косыгина, д. 4

Автореферат разослан « » ноября 2008 года

Учёный секретарь Диссертационного совета, кандидат химических наук

М. А. Смотряева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Белки составляют основу самых разнообразных биологических, пищевых и других систем. При этом многие ключевые функции, выполняемые белками в этих системах, обусловлены их полимерной природой и, связанными с ней, функциональными свойствами. Являясь амфифильными соединениями и, одновременно, полиэлектролитами, белки обладают также характерной способностью к конформационным изменениям, самоассоциации в водной среде и адсорбции на границе раздела фаз, что, в совокупности, определяет такие важные функциональные свойства белков, как растворимость в водной среде, термодинамическую несовместимость или, напротив, комплексообразование, с другими, различными по своей природе, соединениями (как высокомолекулярными, так и низкомолекулярными) и, кроме того, способность к формированию структуры в объёме и на границах раздела фаз. Все эти свойства широко используются, в частности, при создании желаемой структуры и стабилизации свойств водных растворов и коллоидных систем (гелей, эмульсий, пен и др.) в пищевой, парфюмерно-косметической, а также фармацевтической промышленностях.

Ярко выраженная зависимость функциональных свойств белков от различных физико-химических факторов (рН, ионная сила, температура и др.), а также присутствия в системе других биополимеров или низкомолекулярных соединений открывает широкие возможности для эффективного и целенаправленного использования белков в качестве функциональных ингредиентов. Это является особенно актуальным в настоящее время, когда резко возросший спрос потребителя к качеству продукции со стороны как внешней привлекательности (текстура, аромат и др.), так и положительного воздействия на здоровье (сбалансированность по макро- и микрокомпонентам), ставит перед производителями задачу создания продуктов нового поколения, обладающих усовершенствованной или уникальной структурой и свойствами, а также отличающихся высокой физической стабильностью. Очевидно, что для успешного выполнения этой задачи, особенно в условиях современного темпа развития производства и конкуренции между производителями, недостаточно руководствоваться лишь эмпирическими данными, необходимо чёткое понимание механизмов регулирования функциональных свойств белков в многокомпонентных системах.

Однако большая часть фундаментальных знаний, накопленных к моменту начала нашей работы, касалась поведения белков в их индивидуальных растворах, а исследования изменения функциональных свойств белков в многокомпонентных системах, носили, в большинстве случаев, феноменологический характер. Тем не менее, полученные результаты ясно показывали, что введение в систему нового компонента или удаление одного из её компонентов может привести к существенным изменениям поведения белка, обуславливая, тем самым, изменения структуры и свойств всей системы, в целом. Таким образом, было очевидно, что эффективное и целенаправленное использование белков в качестве функциональных ингредиентов действительно станет возможным только при ясном понимании молекулярных механизмов изменения их функциональных свойств в многокомпонентных системах определённого состава. При этом, для бол

глубокого понимания происходящих процессов, целесообразным представлял систематический и последовательный термодинамический подход с изучением ) модельных системах межмолекулярных взаимодействий между, прежде всег основными компонентами, входящими, как правило, в состав важных для практи биополимерных водных растворов и коллоидных систем, и постепенны усложнением модели путём введения новых ингредиентов.

Ключевыми компонентами таких систем являются белки (в большинст случаев, более одного) и полисахариды. Наряду с этим, в состав широкого клас таких систем, в особенности, пищевых, входят низкомолекулярные сахара и, частности, сахароза, которая является, зачастую, одним из преобладающих по мае компонентом, однако, именно её роль в формировании структуры и физик химических свойствах белоксодержащих систем оставалась, к моменту нач. нашей работы, наименее изученной, а имеющиеся данные и их интерпретаци оказывались, нередко, противоречивыми. Поэтому наиболее актуальным и важны для понимания молекулярных механизмов изменения функциональных свойс белков в важных для практики многокомпонентных водных растворах коллоидных системах, представлялось изучение, в первую очередь, рол межмолекулярных взаимодействий белков с низкомолекулярными углеводами полисахаридами в этих системах, что и обусловило выбор основных объекто исследования в настоящей работе. При этом ставилась задача установлени качественных и количественных взаимосвязей в ряду молекулярная структур белков и углеводов - межмолекулярные взаимодействия - функциональные свойств белков — структура и свойства водных растворов и коллоидных систем.

Цель и основные задачи работы, объекты исследования.

Цель работы состояла в термодинамическом анализе влияни низкомолекулярных углеводов и полисахаридов на функциональные свойств белков в объёме и на границе раздела фаз в водных растворах и коллоидны системах.

Для достижения данной цели были поставлены следующие конкретные задачи' ]. Изучить влияние сахарозы на молекулярные и термодинамические параметр различных, по своей структуре, белков, а также на термодинамический характер и парных межмолекулярных взаимодействий с другими биополимерами в водно среде. Установить ключевые физико-химические факторы, определяющие природ этого влияния.

2. Изучить влияние сахарозы на функциональные свойства белков: (а) в объём водной среды, растворимость, сорастворимость/фазовое расслоение с другим биополимерами (белками и полисахаридами); гелеобразование; (б) поверхности) активность на границе раздела фаз воздух-вода и масло-вода. Количественн охарактеризовать вклад различных межмолекулярных взаимодействий наблюдающиеся эффекты.

3. Установить качественные и количественные взаимосвязи между характеро взаимодействия белок-полисахарид в водных растворах и структурообразующе" функцией белков в коллоидных системах, приготовленных на основе эти растворов.

4. Охарактеризовать влияние высокомолекулярных углеводов на способность белка к связыванию ароматобразующих соединений.

Для достижения поставленной цели и решения перечисленных задач были выбраны белки, различающиеся по структуре: глобулярные белки - мономерный -овальбумин (основной яичный белок), олигомерный - легумин (11 Б глобулин, являющийся основным запасным белком семян кормовых бобовых и гомологом 11 5 глобулиновых фракций других семян бобовых - сои, гороха и др.), клубкообразные белки - казеинат натрия (натриевая форма казеина, основного белка молока), представляющий собой пористую мицеллоподобную наночастицу, объединяющую в своём составе конформационно неупорядоченные цепочки четырёх индивидуальных казеинов (38% а^-казеина, 12% а$2-казеина, 37% р-казеина, 13% к-казеина), а также два основных белковых компонента, составляющих казенны - а^-казеин и (3-казеин

Объектами исследований со стороны углеводов являлись- низкомолекулярные углеводы - сахароза и глюкоза, высокомолекулярные нейтральные углеводы -декстраны (слаборазветвлённые полисахариды, состоящие из мономерных глюкозных звеньев) и мальтодекстрины с различной степенью полимеризации (продукты ферментативного гидролиза крахмала), а также анионные карбоксилсодержащие линейные полисахариды - альгинат натрия и высокометоксилированный пектин (степень этерификации, Е = 76 %).

Все выбранные белки, а также низкомолекулярные углеводы и полисахариды представляют интерес не только с научной, но и с практической точки зрения.

В качестве ароматобразующего соединения был выбран гексилацетат -сложный эфир, относящийся к классу алкилацетатов (основной компонент многих привлекательных фруктовых ароматов).

Научная новизна работы.

1. Впервые продемонстрировано увеличение растворимости различных по структуре белков в водной среде, а также их сорастворимости с другими биополимерами под влиянием сахарозы, в широком диапазоне концентраций последней и при различных экспериментальных условиях (рН, температура).

2. Впервые с помощью построения фазовых диаграмм для систем казеинат натрия - альгинат натрия - вода (рН 7.0) и казеинат натрия - овальбумин - вода (рН 6.6) в присутствии 25 вес/об % сахарозы показано увеличение области ограниченной термодинамической совместимости биополимеров под влиянием сахарозы.

3. Впервые показано изменение поверхностной активности ряда белков в присутствии низкомолекулярных углеводов. Установлено, что характер этих изменений кардинальным образом зависит от концентрации Сахаров в системе, а также от конформации белков.

4. С помощью комбинации термодинамических методов (статического и динамического светорассеяния, калориметрии смешения) впервые качественно и количественно охарактеризовано изменение, под влиянием низкомолекулярных Сахаров, молекулярных и термодинамических параметров различных белков, а также термодинамических параметров их парных межмолекулярных взаимодействий с другими биополимерами в водной среде, что позволило раскрыть

природу влияния низкомолекулярных Сахаров на растворимость белков, их фазово поведение в смешанных растворах с другими биополимерами, а такж поверхностную активность и гелеобразующую способность.

5. Впервые, с использованием термодинамического подхода, выявлена рол структуры углеводов в ряду глюкоза-сахароза-малътодекстрин-декстран изменении способности белков к адсорбции на границах раздела фаз с неполярно средой; показаны принципиальные отличия молекулярных механизмов изменени поверхностной активности белков под влиянием низкомолекулярных Сахаров высокомолекулярных нейтральных углеводов.

6. В случае коллоидных систем (а именно прямых эмульсий типа масло в воде впервые, на количественном уровне, установлены основные взаимосвязи межд характером межмолекулярных взаимодействия белок-полисахарид в объёме водно дисперсионной среды, её фазовым состоянием и особенностями структурь реологического поведения и стабильности эмульсий. При этом исследования был выполнены на малоизученных, на момент выполнения работы, индивидуальны белках - а5|-казеине и ß-казеине.

7. Впервые охарактеризовано влияние полисахаридов на способность белков связыванию ароматообразующих соединений.

Практическая значимость работы.

Проведённое исследование показало возможность эффективного целенаправленного регулирования функциональных свойств белков многокомпонентных растворах и коллоидных системах посредством и взаимодействия с низкомолекулярными углеводами и полисахаридами, что може служить хорошей базой для расширения ассортимента применяемых промышленности природных эмульгаторов и стабилизаторов. Кроме тог полученные в данной работе закономерности и корреляции свидетельствуют перспективности использования предложенного термодинамического подхода пр разработке продуктов нового поколения с заданной структурой и свойствами, чт очевидно, вносит свой вклад в развитие методологий современных физико химических, биохимических и биотехнологических исследований.

Апробация работы.

Основные результаты работы были доложены и обсуждены на следующи конференциях: «Biopolymer Mixtures» (Nottingham, UK, 1994); «Macromolecula Interactions in Food Technology» at International Chemical Congress of Pacific Basi Societies (Honolulu, Hawaii, USA, 1995); «Food Colloids Proteins, Lipids an Polysaccharides» (Ystad, Sweden, 1996); «Food Emulsions and Foams: Interfaces Interactions and Stability» (Seville, Spain, 1998); «III международная конференция Пища. Экология. Человек» (Москва, 1999); «Flavor Release, ACS Symposium» (Ne Orleans, USA , 1999); «Food Colloids 2000: Fundamentals of Formulation» (Potsdam Germany, 2000); «Биохимическая физика на рубеже столетий» (Москва, 2000) «Химия и биотехнология пищевых веществ. Экологически безопасные технологи на основе возобновляемых природных ресурсов» (Москва, 2000); «Food Colloid 2002, Biopolymers and Materials» (Wageningen, the Netherlands, 2002) «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (Москва, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано ] 9 печатных работ, из них: 3 статьи - в зарубежных журналах, вошедших в перечень, рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций, 7 статей - в зарубежных изданиях, включённых в систему цитирования Web of Science (Sciences Citation Index Expanded) и 5 статей - в сборниках докладов международных конференций с шифром ISBN, а также 4 тезиса докладов на международных конференциях.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, состоящего из 4 глав, экспериментальной части (3 главы), 5 глав с результатами экспериментов и их обсуждением, выводов и списка литературных источников (352 ссылки).

Работа изложена на 256 страницах, содержит 56 рисунков и 22 таблицы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

I. Характер и природа изменений молекулярных и термодинамических параметров белков в водной среде под влиянием низкомолекулярных углеводов.

1.1. Влияние низкомолекулярных углеводов на молекулярные и термодинамические параметры глобулярных белков в водной среде.

Влияние низкомолекулярных (НМ) углеводов на молекулярные (средневесовую молярную массу, М„) и термодинамические (второй вириальный коэффициент, ^бел-бел) параметры белков в водной среде было изучено с помощью метода многоуглового лазерного светорассеяния. Как видно из данных, представленных в табл. 1, добавление сахарозы к водным растворам белков при нейтральном значении рН (рН 7.0) не приводило к изменению величин их молярных масс, тогда как положительное значение Аеел-бел в обоих случаях увеличивалось, что свидетельствует об увеличении термодинамического сродства белков к водной среде в присутствии сахарозы и является косвенным свидетельством роста их гидрофильности. С помощью метода калориметрии смешения были измерены величины удельной

Таблица 1. Влияние сахарозы на средневесовую молярную массу, Мт и второй вириальный коэффициент, А6ел.6ел, глобулярных белков в водной среде (рН 7 0, 20 °С)

белок Mw (кДа) Абсл-бел X 1 О4 (см3 моль г"2)

без сахарозы 25 вес/об % сахарозы без сахарозы 25 вес/об % сахарозы

легумин* 330 330 4.0 19.2

овальбумин" 44 44 4.6 7.6

*

ионная сила (7) - 0 0] М, ионная сила - 0 005 М Экспериментальная ошибка в определении величин Mw и не превышала 10%

энтальпии взаимодействия, АН, белков с сахарозой при различных концентрация последней в водной среде. Ярко выраженный экзотермический характе взаимодействия, наблюдавшийся как в случае легумина, так и овальбумина (рис. 1 при 20 °С, а также анализ литературных данных, позволили предположит формирование множественных водородных связей между полярным функциональными группами аминокислот, входящих в состав белка гидроксильными группами углевода. В подтверждение этого предположения, н примере овальбумина было показано, что повышение температуры, лрепятствующе образованию водородных связей, действительно приводило к уменьшени наблюдавшегося экзотермического эффекта взаимодействий (см рис. 1).

При этом, как видно из таблицы 2,

ДН(Джг1)

ухудшалось и термодинамическое сродство белка к водной среде в присутствии сахарозы.

Таблица 2. Зависимость второе вириального коэффициента, А^^, овальбумина в водной среде в присутстви 25 вес/об % сахарозы (pH 7 0, } = 0 005 М)

0 2 4 6 8 10 Концентрация сахарозы (вес/об %)

Рисунок 1. Влияние концентрации сахарозы на величину удельной энтальпии взаимодействия, АН, между молекулами сахарозы и белка легумина (О) при 20°С, овальбумина при температурах (•) 20°С, (■) 35 "С, (к) 45 °С(рН7 0)

Температура (°С) Абел-бел X 1 О" (см3 моль г'2)

20 7.63

35 0

45 0

55 -3 6

Экспериментальная ошибка в определении величины не превышал а 10%

Кроме того, при понижении рН водной среды до 5.5, что также уменьшает вероятность образования водородных связей в результате протонирования карбоксильных групп белка, наблюдались: ухудшение термодинамического сродства

0 %сах

овальбумина к водной среде (А ^ = - 0.2 х

-4 25% сэ* -4 3 2 ч

х ]0 -» >4 ^ = - 0.8 х 10 (см моль г )) и

бел-бел 4 "

увеличение степени ассоциации белка

0% са* 25%сах

= 1300 Мж = 1500 (кДа)), а также изменение характера теплового эффекта взаимодействия овальбумина с сахарозой от экзотермического к эндотермическому при увеличении температуры (рис. 2). Это обусловлено, по-видимому, тем, что в условиях (Т, рН) неблагоприятных для

0 1 2 3 4 5

Концентрация сахарозы (всс/об %)

Рисунок 2. Изменение удельной энтальпии взаимодействия, АН, между молекулами овальбумина и сахарозы с ростом температуры (•) 20 °С, (■) 35 °С (pH 5 5, 1 - 0 005 М).

формирования водородных связей с белком, сахароза становится реальным конкурентом белку за молекулы воды.

Таким образом, наблюдавшийся при рН 7.0 и 20 °С рост термодинамического сродства глобулярных белков к водной среде в присутствии сахарозы (см. табл. 1) является, очевидно, следствием интенсивных взаимодействий, с образованием множественных водородных связей, белков и НМ углевода, в результате чего молекулы сахарозы формируют гидрофильные слои вокруг белковых глобул.

Общность влияния НМ углеводов на молекулярные и термодинамические параметры глобулярных белков была продемонстрирована на примере легумина и глюкозы. Как и в случае с сахарозой, формирование множественных водородных связей между молекулами легумина и глюкозы (рис. 3) приводило к росту гидрофильности белка (рис. 4) При этом причиной менее ярких, в случае глюкозы, полученных эффектов является, очевидно, различие в структуре исследуемых Сахаров, а именно наличие в молекуле сахарозы помимо глюкозного кольца, кольца фруктозы и, следовательно, практически удвоенное, по сравнению с глюкозой, содержание гидроксильных групп, способных к образованию водородных связей, что, в свою очередь, обеспечивает формирование более эффективного гидрофильного слоя вокруг белковой глобулы.

ДН (Дж г"1)

105 (см3 молы2)

0 5 10 15 20 25 Концентрация НМ углевода (вес/об %)

Рисунок 3. Влияние концентрации НМ углевода на величину удельной энтальпии взаимодействия, АН, между молекулами легумина и НМ углеводов (А) глюкозы и (—) сахарозы (рН 7.0, 1 = 001 М, 20 °С)

Рисунок 4. Влияние концентрации НМ углеводов в водной среде на значение второго вириального коэффициента, Абел-бел, легумина (рН 7 0, 1 = 0 01 М, 20 °С) к, глюкозы, -О--, сахарозы

1.2. Влияние сахарозы на молекулярные и термодинамические параметры клубкообразного мицеллоподобного белка - казеината натрия в водной среде. Изменение гелеобразующей способности белка.

При изучении поведения казеината натрия под влиянием сахарозы концентрация НМ углевода варьировалась в диапазоне от 0 до 78 вес/об. %, а рН водной среды - от 7.0 до 3.5.

Добавление сахарозы в раствор казеината натрия приводило к качественно различным эффектам при рН водной среды выше и ниже изоэлектрической точки белка (ИЭТ ~ 4.6). Так в области значений рН от 7.0 до 5.1, т.е. выше ИЭТ, при увеличении концентрации НМ сахара в системе наблюдалась значительная

диссоциация наночастиц белка, о чём свидетельствовало существенное уменъшени их средневесовой молярной массы, М„, (рис. 5 (а)), а также размера (как радиус; инерции, Яс, так и гидродинамического радиуса, При этом, как видно и представленных на рис. 5 (б) зависимостей структурного параметра р (определяемоп как отношение радиуса инерции к гидродинамическому радиусу, р = 1^/1^,), от концентрацш углевода в растворе, наблюдалась тенденция к формированию более свёрнутых компактных ассоциатов казеината натрия. При рН < ИЭТ, в присутствии сахарозы напротив, заметно усиливалась ассоциация казеината натрия (см. рис. 5 (а)), структура сформированных ассоциатов становилась, с увеличением концентраци углевода в системе, всё более открытой и более близкой к модели полидисперсног жесткого стержня (см. рис. 5 (б)). Эти данные, а также характер изменения удельно энтальпии взаимодействия казеината натрия с сахарозой при изменени температуры, рН водной среды и концентрации углевода (что подробно обсуждается тексте диссертации) позволили сделать вывод, что в основе обнаруженных эффекто лежит возможность (или невозможность) формирования множественны водородных связей между молекулами белка и сахарозы. Так в области значений рН

(a) Mwx10* (Да)

О 20 40 60 80

М„х10* (Да)

1000

О 20 40 60 80

Срах ( вес/об %)

Mwx10* (Да)

10000

(б) P = Rg/RI,

ж&сткмй стержень

твердая сфера

0 20 40 60 80 Ссах ( вес/Об %)

p-V*

твёрдая сфера

0 20 40 60 I Cggx ( вес/об %)

твердая сфера

клубок

0 20 40 60 80 Ссах ( вес/об %)

Рисунок 5. Изменение (а) среднемассовой молярной массы, Mw, и (б) структурного параметра, р, (р = Rg I Я») казеината натрия с увеличением концентрации сахарозы, Ссах, в водном растворе белка (1=0 01М, 22 °С) при различных значениях рН■

О, рН 7 0, •, рН 6 0, Д, рН 5 5, А, рН 5 1; О, рН 3 9, ■, рН 3 5

ниже ИЭТ, протонированние молекул казеината натрия препятствует эффективному образованию водородных связей между белком и сахарозой. В результате этого (по-видимому, аналогично тому, как это наблюдалось в случае овальбумина при рН 5.5) углевод, при достаточно высокой концентрации, выступает в роли дегидратирующего агента, являясь конкурентом белку за образование водородных связей с молекулами воды, что и приводит к наблюдавшемуся росту степени ассоциации белка. При рН > ИЭТ, эффективное формирование множественных водородных связей между молекулами казеината натрия и сахарозы, чему, по всей вероятности, способствует также достаточно открытая структура исходных наночастиц белка (см. рис. 5(6)), очевидно существенно ослабляет гидрофобные связи внутри белковых ассоциатов и приводит, в конечном итоге, к их разрыву.

Значительное увеличение числа частиц казеината натрия, как следствие его диссоциации под влиянием сахарозы, приводило к тому, что микроструктура гелей белка, сформированных при постепенном (с помощью 001,) понижении рН исходного раствора (от рН 7.0 до рН 4.9) становилась, с ростом концентрации сахарозы в системе,всё более гомогенной (рис. 6(а)).Это сопровождалось, как видно изданных,

(а)

(6)

С (Па)

время (мин.)

Рисунок 6. Влияние сахарозы на гелеобразующую способность казеината натрия.

(рН 4.9, 1 = 0.01 М, 22 °С; рН исходного раствора: рН 7.0).

Изменение, с ростом концентрации сахарозы (вес/об. %) в системе:

(а) микроструктуры гелей белка (3 вес/об. %) и

(б) модуля упругости, С, сформированных гелей (3 вес/об. % белка)

представленных на рис. 6 (б), увеличением вязкоэластичности гелей, чт обусловлено, очевидно, формированием более плотной сетки гелей за счёт рост числа межмолекулярных белок-белковых взаимодействий в результате диссоциаци казеината натрия и, кроме того, создания более благоприятных, термодинамической точки зрения, условий для этих взаимодействий Так если например, в отсутствии сахарозы, при рН 7.0, значение второго вириальног

-4 з .2

коэффициента белка составляло Абел.бел = 0.29 х 10 (см моль г ), то при 25 вес/об 0 сахарозы -АбЫ-бе*~-1.98 х 10 (см3 моль г"2). Последнее обстоятельство, по-видимому также являлось следствием диссоциации казеината натрия под влиянием сахарозы приводящей к экспонированию в водную среду дополнительных неполярны аминокислотных участков молекул белка, скрытых ранее в интерьере белковы наночастиц, что усиливало их взаимное притяжение в водной среде.

Наглядным примером, свидетельствующим о значительном увеличении, по влиянием сахарозы, способности казеината натрия к гелеобразованию, являете также следующий факт: если понижение рН водной среды в чисто белковы растворах до рН 5.5 было недостаточным для образования геля (модуль упругости С = 1 38 Па), то в присутствии сахарозы, при данном значении рН, наблюдалос формирование казеинатом натрия сетки геля, всё более плотной с росто концентрации углевода в системе (так, в частности, при 30 вес/об. % сахарозь С = 90 Па, а при 60 вес/об % - в = 437 Па).

II. Влияние сахарозы на растворимость белков и их термодинамическую несовместимость с другими биополимерами в водной среде.

Рост гидрофильности глобулярных белков (см. табл.1) и значительна диссоциация казеината натрия (см. рис. 5 (а)) под влиянием сахарозы обуславливают очевидно, обнаруженный нами рост растворимости данных белков в её присутствии (рис 7). Как видно из представленных на рисунке зависимостей изменения растворимости белков (выраженной в относительных единицах С/С„, где С и С0 концентрации белка в растворе в присутствии и в отсутствии сахарозы, соответственно), наиболее ярко этот эффект проявлялся при приближении рН водной среды к изоэлектрическим точкам белков (ИЭТлегуи„„а~4.75, ИЭТовгьпк6у„ина - 4.6-4 8, ИЭТ„зсш,ат1 ~ 4 6)

Для исследований влияния сахарозы на термодинамическую совместимость белков с другими биополимерами были выбраны системы: легумин - овальбумин -вода, казеинат натрия - овальбумин - вода и казеинат натрия - альгинат натрия (анионный полисахарид) - вода. Во всех трёх случаях добавление сахарозы к смешанному раствору с концентрацией биополимеров, отвечающей области двухфазности системы, приводило к существенному изменению соотношения объёмов сосуществующих фаз: уменьшению объёма нижней и, соответственно, увеличению объёма верхней фазы, при возрастании в ней концентрации каждого из биополимеров, что позволяет говорить об увеличении сорастворимости последних в водной среде в присутствии сахарозы. Изменение суммарной концентрации биополимеров в верхней фазе, с ростом концентрации сахарозы, показано на рисунке 8.

Для двух пар биополимеров: белок-белок: казеинат натрия - овальбумин и белок-полисахарид: казеинат натрия - альгинат натрия были построены фазовые

с/с

О 10 20 30 40 50

Концентрация сахарозы (вес/об %)

Рисунок 7. Влияние концентрации сахарозы на растворимость белков в водной среде (20°С) ■ легумина при рН 6 6 (О) и рН 6 0 (•)

- овальбумина при рН 6 6 (♦)

- казеината натрия при рН 7 0 (й) и

рН5ЦА)

(С и С„ - концентрации белка в растворе в присутствии и в отсутствии сахарозы, соответственно)

0 10 20 30 40 50 Концентрация сахарозы (вес/об */о)

Рисунок 8. Влияние концентрации сахарозы на сорастворимость различных пар биополимеров в водной среде (20 °С)

- легумин - овальбумин (рН 6 6)

- •, казеинат натрия - альгинат натрия (рН 7 0)

- А, казеинат натрия - овальбумин (рН 6 6)

(С и С0 - суммарные концентрации биополимеров в верхней фазе двухфазных растворов в присутствии и в отсутствии сахарозы, соответственно)

диаграммы, в широкой области концентраций биополимеров, характеризующие области гомогенности и гетерогенности растворов как без сахарозы, так и в случае, когда концентрация углевода в системе составляла 25 вес/об. % и, согласно рис. 8, обнаруженное увеличение сорастворимости биополимеров было довольно значительным. Добавление сахарозы в систему приводило, в обоих случаях, к сдвигу бинодали в область более высоких концентраций биополимеров, т.е. к увеличению области их ограниченной термодинамической совместимости (рис. 9) При этом, минимальная суммарная концентрация биополимеров, при которой происходило фазовое расслоение в системах (суммарная концентрация биополимеров в точках порогов расслоения), увеличивалась с 18.04 вес/об. % до 22.99 вес/об % в случае

(а) Концентрация овальбумина (вес/об %) 30 г

(б) Концентрация альгината натрия («слб %)

' 7 1 / ' / 1

^ГУ 0 2 4 6 8

0 10 20 30

Концентрация казеината натрия (вес/об %)

0 5 10 15 20

Концентрация казеината натрия (весы %)

Рисунок 9. Влияние сахарозы на на фазовое состояние систем

(а) казеинат натрия - овальбумин - вода (рН 6 6, 20 "С) и

(б) казеинат натрия - альгинат натрия - вода (рН 7 0, 20 °С) Бинодаль■ (-А-) без сахарозы и (-•-) в присутствии 25 вес/об % сахарозы Д, О - критические точки и V, О - точки порогов расслоения на бинодалях, полученных без сахарозы и в присутствии 25 вес/об % сахарозы, соответственно---- биссектриса координатного угла

смеси казеината натрия с овальбумином (см рис. 9 (а)), а для системы казеинап натрия-альгинат натрия - с 2.51 вес/об % до 3.63 вес/об.% (см. рис 9(6)). Координать критической точки фазовой диаграммы казеинат натрия - овальбумин - вод. сместились, при добавлении 25 вес/об. % сахарозы, от 4.75 вес/об. % казеината натри и 13 4 вес/об % овальбумина к 7.65 вес/об % и 15.34 вес/об %, соответственно, а 1 случае смеси казеината натрия с альгинатом натрия - от 5.6 вес/об % казеинат; натрия и 0.5 вес/об % альгината натрия до 7.1 вес/об % и 0.76 вес/об %, соответственно

Об увеличении термодинамического сродства биополимеров друг к другу по; влиянием сахарозы свидетельствовали также и более отрицательные, для всех трё систем, величины перекрёстного второго вириального коэффициента, Аътп1-биоп (табл 3)

Здесь интересно отметить, что при этом, в случае системы казеинат натрия овальбумин, был обнаружен существенный рост величины различия между белкам в их термодинамическом сродстве к растворителю (величина АА (аналог Дх - эффекта возросла практически в 8 раз (см. табл. 3)), к чему приводило увеличение, с одно"

0%са* -4 25%са*

стороны, гидрофильности овальбумина (Авея_ = 1.69 х 10 АЫп бел= 7.6 х 10

3 -2 1 / 0%«* -4

(см моль г )), а с другой - гидрофобности казеината натрия (А = 0 67 х 10 >

26%са* -4 з .2 -

Абел бел= " х (см моль г " в присутствии сахарозы, и что должно было бы напротив, способствовать большей термодинамической несовместимости биополимеров Таким образом, основными причинами, лежащими в основ обнаруженного нами роста термодинамического сродства казеината натрия овальбумина под влиянием сахарозы являются, очевидно, значительная диссоциация казеината натрия, приводящая к уменьшению вклада эффектов исключённого объёма во взаимодействие между биополимерами (знак и величина Л6ио„Гбиоп2), а также рост гидрофильности овальбумина в присутствии НМ углевода. Следует, однако, отметить, что в области достаточно высоких концентраций казеината натрия (Сказ > 17 вес/об %) нижняя ветвь бинодали фазовой диаграммы системы с 25 вес/об % сахарозы лежит даже несколько ниже, чем в отсутствии углевода. По-видимому, этот результат обусловлен тем, что при увеличении концентрации белка вероятность контактов наночастиц казеината натрия, ставших более

Таблица 3. Влияние сахарозы на перекрестный второй вириальный коэффициент, Абио„,^и!>Л2, характеризующий парные взаимодействия разнотипных биополимеров, а также на величину различия в термодинамическом сродстве биополимеров к растворителю, АА, (рН 7 0,1 = О 1М, 20 °С)

система Абиоп]-биоп2 X 10 (см3 моль г'2) ДА= I Абиот-А^иопг I х Ю4 (см3 моль г'2)

без сахарозы 25 вес/об % сахарозы без сахарозы 25еес/об % сахарозы

казеинат натрия - овальбумин -0 56 -7 47 1.02 8 05

казеинат натрия - альгинат натрия 1 4 - 12 2 12 67 0 45

легумин - овальбумин 3.16 -6 37 1 85 5 62

Экспериментальная ошибка в определении величин А&юпи бшпг и ДА не превышала 10%

гидрофобными в результате диссоциации под влиянием сахарозы, возрастает, что приводит к интенсификации процесса их самоассоциации и способствует, таким образом, фазовому расслоению в смешанных растворах белка с другими биополимерами.

Основной причиной роста, в присутствии сахарозы, термодинамического сродства друг к другу казеината натрия и альгината натрия (см. табл. 3) служит, очевидно, как и в случае предыдущей системы, уменьшение вклада эффектов исключенного объёма во взаимодействие между биополимерами в результате интенсивной диссоциации казеината натрия под влиянием сахарозы. Еще одним фактором, способствующим росту термодинамической совместимости данной пары биополимеров в присутствии сахарозы, является значительное уменьшение величины различия в сродстве каждого из биополимеров к растворителю (АА) вследствие уменьшения гидрофильности как казеината натрия (см. выше), так и альгината

О %сах -4 ?5%са* з 2

натрия под влиянием НМ углевода (Ат = 0.12 х 10 Ак к = 0 (см моль г )). При этом, ухудшение термодинамического качества растворителя для альгината натрия, при добавлении в систему 25 вес/об. % сахарозы, обусловлено, по всей вероятности, конкуренцией между молекулами полисахарида и НМ сахара за гидратациовную воду. Очевидно, что в данных условиях увеличение концентраций как белка, так и полисахарида в системе, содержащей 25 вес/об % сахарозы, способствует, интенсификации процессов самоассоциации биополимеров, а следовательно, росту вклада эффектов исключённого объёма в их термодинамическую несовместимость, что приводит, в конечном итоге, к обнаруженному совпадению ветвей фазовых диаграмм в отсутствии и в присутствии сахарозы при высоких концентрациях биополимеров в смеси.

Увеличение термодинамического сродства друг к другу легумина и овальбумина, при добавлении к их водному раствору сахарозы, обусловлено, по всей вероятности, ростом термодинамического сродства к растворителю как легумина

0%сах -4 25 %са* -4 3 .2

(А = - 0.16 х 10 -» А = 1.98 х 10 (см моль г )), так и овальбумина (см. выше) в результате формирования молекулами углевода гидрофильных оболочек вокруг белковых глобул. Тот факт, что эффект увеличения сорастворимости этих белков оказался менее ярким, по сравнению с остальными парами биополимеров (см. рис.8), может объясняться, главным образом, тем, что данная пара, как и большинство смесей глобулярных белков, изначально характеризуется довольно высокой степенью термодинамического сродства в широкой концентрационной области. Последнее обстоятельство обусловлено, прежде всего, малыми размерами белковых глобул (3 нм у овальбумина и 5 нм у легумина), в результате чего вклад эффектов исключённого объёма в термодинамическую несовместимость этих белков значительно меньше, чем случае систем, содержащих казеинат натрия, размер частиц которого на 2 порядка больше.

На примере водной смеси легумина с нейтральным полисахаридом - декстраном было изучено влияние более высокой концентрации сахарозы - 50 вес/об. % на характер всех типов парных межмолекулярных взаимодействий в системе.

Было показано, что при добавлении 50 вес/об. % сахарозы к водным растворам биополимеров термодинамическое качество растворителя улучшалось как для

0%сах -4 50% сах 3 _2

легумина (А = - 0.16 х 10 в Абел_6ел= 0 (см моль г )), так и для декстрана

0%сэ* -4 50%can -4 з -2 ч n

(Апс к =2 46x 10 Ак пс =31.1x10 (см мольг )). Здесь, однако, следует отметить, что 50%-ый водный раствор сахарозы оказался для легумина несколько худшим, с

25%сз* -4

термодинамической точки зрения, растворителем, чем 25%-ый (А = 1.98 х 10 (см3 моль г"2)). Это связано, очевидно, с интенсификацией процессов конкуренции за воду между молекулами белка и НМ углевода при достаточно высоких концентрациях последнего. Что касается декстрана, то обнаруженное увеличение его термодинамического сродства к водной среде в присутствии сахарозы может быть объяснено близкой природой этого высокомолекулярного углевода, состоящего из глюкозных звеньев, и сахарозы, что, вероятно, даёт, при их смешении, общий выигрыш в свободной энергии системы за счёт формирования энергетически более выгодных водородных связей между всеми компонентами раствора (между молекулами декстрана, сахарозы и воды).

Добавление сахарозы к смеси легумина и декстрана приводило, как и для всех остальных изученных систем, к тому, что взаимодействия между молекулами разнотипных биополимеров становились, с термодинамической точки зрения, более

0%сах -4 50% сэ*

выгодны, нежели с молекулами растворителя (А = 1.59 х 10 А = - 3 43 х

-4 3 2

10 (см моль г )), что, как было продемонстрировано выше, может проявиться в увеличении концентрационной области ограниченной термодинамической совместимости системы. Проверка данного предположения была проведена с помощью расчётов, с использованием следующей системы неравенств.

ц22 = RT (]/т2 + А*2) > 0

Изз = RT (1/шз + А*з) > 0 (1)

М22РЗЗ "М232 = RT (1/Ш2 + А 22) (1/тз + А*зз) - (А*2з) > 0,

где (j22, рзз и Ц12з - первые производные по концентрации химических потенциалов высокомолекулярных компонентов смеси, R - газовая постоянная, Т - абсолютная температура, mj и mi - моляльности полимерных компонентов в растворе, А*2, А*3 и А2з - вторые вириальные коэффициеты по моляльной шкале концентраций, характеризующие взаимодействия однотипных (2-2 и 3-3) и разнотипных (2-3) макромолекул, соответственно,

выполнение которой, как было показано ранее в ряде работ, является необходимым и достаточным условием термодинамической устойчивости системы по отношению к диффузии

Как видно из табл. 4, для смеси биополимеров, где концентрация каждого из компонентов составляет 5 вес. %, и отвечает, согласно Цапкиной ЕН и др (Food

HydrocoUoids (1997), 11(3), 327-337), области фазового расслоения системы в отсутствии

2

сахарозы, система неравенств (1) действительно не выполняется (Ц22Ц33 - Ц23 < 0).

Изменение же первых производных по концентрациям полимерных компонентов,

2

при добавлении 50 вес/об. % сахарозы, приводит к тому, что величина (P22P33 - Й23 ) становится положительной (см. табл. 4), в результате чего все необходимые и достаточные условия термодинамической устойчивости системы по отношению к диффузии становятся выполненными. Иными словами, концентрационная область ограниченной термодинамической совместимости легумина и декстрана, действительно, как и предполагалось, должна увеличиваться в присутствии сахарозы.

Таблица 4. Первые производные химических потенциалов по концентрациям для легумина и декстрана в их смешанном водном растворе (концентрация каждого из компонентов -5 вес/об %) в отсутствии и в присутствии 50 вес/об % (рН 7 О, 1 = О 1М, 20 °С)

концентрация сахарозы (вес/об %) Цб<л-бсл X 1 0 7 / 3 -ч (см моль ) Цпс-пс X 1 0 7 (см3 МОЛЬ ') 2 -14 (Мбел-бел М-пс-пс р ' Цбел- пс ) X 1 0 / 6 г\ (см МОЛЬ )

0 0.68 1 04 -3.52

50 1.32 9.02 7.5

Экспериментальная ошибка в определении величин, представленных в таблице, не превышала 10%

Таким образом, можно сделать вывод, что в основе всех перечисленных выше эффектов лежат, прежде всего, прямые (с образованием множественных водородных связей) взаимодействия между молекулами сахарозы и биополимеров.

III. Влияние низкомолекулярных углеводов и полисахаридов на поверхностную активность белков.

Роль структуры углеводов в их влиянии на поверхностную активность белков на границе раздела водной фазы с неполярной средой была продемонстрирована на примере легумина, а также ряда нейтральных углеводов: глюкоза - сахароза -мальтодекстрин - декстран. Как видно из данных, представленных на рис. 10, качественный характер изменения поверхностной активности белка под влиянием НМ углеводов (глюкозы и сахарозы) был одинаковым При этом, при относительно невысоких объёмных концентрациях углеводов (0.05 вес/об %) наблюдалось уменьшение поверхностной активности легумина, обусловленное, очевидно, ростом гидрофильности белка в их присутствии (см. рис. 4). Следует также отметить, что уменьшение поверхностной активности легумина в присутствии глюкозы было менее ярким, чем в случае сахарозы, что находится в соответствии с меньшим увеличением термодинамического сродства белка к растворителю под влиянием

6 4

Л\ о (мН м1) _2

-4-6

Таблица 5. Изменение величины равновесного значения (через Ю часов) межфазного давления, л, легумина (0 001 вес/об %) на плоской границе раздела фаз воздух-вода в присутствии различных концентраций высокомолекулярных углеводов (рН 7 0,1 = О 01М, 20 °С)

OJJS вес/об. % 2 вес/об. % хонцентрэцт НМ углевода

□ сахароза

□ глюкоза

Рисунок 10. Изменение величины равновесного значения (через ю часов) межфазного давления, Ал, легумина (0 001 вес/об %) на плоской границе раздела фаз воздух-вода при добавлении в раствор белка различных концентраций сахарозы и глюкозы (рН 7 0,1 = 0 01М, 20 °С) За нулевую точку принято значение л (9 3 мН м'1) для белка в отсутствии сахарозы.

система л (мН м 1)

легумин 93

легумин -0 05 вес/об % декстран Т70 154

легумин - 2 вес/об % декстран Т70 15

легумин -0 05 еес/об % | мальтодекстрин MD-10 17 4

Экспериментальная ошибка в определении величины 7Г ± 1 мН м

глюкозы (см. рис 4) Прямо противоположный результат (а именно, рост поверхностной активности белка), обнаруженный при значительном, до 2 вес/об %, увеличении концентрации углеводов, обусловлен, по всей вероятности, существенным ростом величины молярного отношения, Ят (отношения числа молей углевода к числу молей белка), которое возрастало, при увеличении концентрации Сахаров, на два порядка (104 при 0 05 вес/об % -» 106 для 2 вес/об %). Вероятно, количественный избыток молекул углеводов, относительно белковых молекул, в последнем случае становится настолько велик, что приводит к возникновению конкуренции между ними за молекулы воды, вызывая, тем самым, частичную дегидратацию легумина и увеличивая, таким образом, его общую гидрофобность.

В отличие от НМ углеводов, добавление к водному раствору легумина как мальтодекстрина МО-10, так и декстрана Т70, в таких же объёмных концентрациях (0 05 вес/об % и 2 вес/об %) приводило, во всех случаях, к увеличению поверхностной активности белка, на что указывают более высокие, чем для чистого легумина, величины межфазного давления, тс, на границе раздела фаз воздух-вода (табл 5) При этом, как показано на примере декстрана, степень роста величины 71 для белка также оставалась практически неизменной, тогда как концентрация углевода увеличивалась в 40 раз (см. табл. 5).

Величины перекрестных вторых вириальных коэффициентов, А6а_пс, были, для обеих смесей биополимеров, положительными и составляли 6.4 х 10~4 (см3 моль г2) и 11 2 х 10~4 (см3 моль г 2) для систем легумин-декстран Т70 и легумин-мальтодекстрин Мй-Ю, соответственно. Очевидно, силы взаимного исключения или отталкивания, действующие между молекулами разнотипных биополимеров в объёме раствора, способствуют тому, что большее количество молекул белка участвует в формировании абсорбционного слоя, тем самым способствуя росту величин межфазного давления, л (см. табл. 5). Следуя этим рассуждениям, можно предположить, что увеличение термодинамического сродства биополимеров друг к другу должно приводить к уменьшению поверхностной активности белка.

Действительно, именно такой эффект и был обнаружен нами для системы легумин - декстран Т250 (рис. 11) в условиях (при более высоком значении рН водной среды (рН 7 8)), термодинамически благоприятных взаимодействий между биополимерами в объёме водной среды (А6ел_пс = - 6.4 х 10 (см3 моль г"2)), что обусловлено, по-видимому, ростом общего заряда белковых молекул (-260 (на 1 моль белка) в отличии от -210 при рН 7.0) при отклонении рН водной среды в более щелочную

Рисунок 11. Изменение во времени величины межфазного давления, я, легумина (О 001 вес/об %) на плоской границе раздела фаз масло (декан) - вода под влиянием декстрана Г 250 (рН 7 8,1 = 0 01М, 20 °С)

*, без декстрана, ♦, 2 вес/об % декстрана Экспериментальная ошибка в определении величины тг ± 1 мН м '

область, приводящим к увеличению вклада трансляционной энтропии противоионов в свободную энергию системы.

Таким образом, поведение белков на границе раздела фаз под влиянием как НМ углеводов, так и полисахаридов, определяется характером их взаимодействия в объёме водной среды.

IV. Влияние мальтодекстрииов на способность легумина к связыванию ароматобразуюших соединений в водной среде.

На рисунке 12 представлено сравнение данных (изотерм связывания (I) и графиков Скетчарда (II)), полученных при изучении связывания легумином гексилацетата, НхАс, (ароматобразующего соединения, относящегося к классу сложных эфиров) в отсутствии и в присутствии мальтодекстрииов с различным декстрозным эквивалентом: БА-2 и 1УГО-6 (суммарная концентрация биополимеров в их эквимассовой смеси составляла 2 вес/об %), а также данные по связыванию гексилацетата с каждым из мальтодекстрииов, что учитывалось (в предположении аддитивности связывания в их смешанных растворах с белком) при обработке экспериментально полученных данных для смешанных растворов.

Как видно из полученных результатов, способность к связыванию НхАс легумином, под влиянием мальтодекстрина БА-2, существенно увеличивается: при достаточно высоких концентрациях НхАс в системе степень его связывания белком возрастает практически в полтора раза (см рис 12 (1 б)), и, кроме того, изменяется сам механизм процесса связывания: от связывания на независимых и идентичных местах (число центров связывания и = 13, характеристическая константа К = 1406 моль , свободная энергии связывания Л С = - 4.22 ккал моль ) в белковой молекуле к кооперативному (см. рис. 12 (II б)). При этом сам мальтодекстрин БА-2 является достаточно серьёзным конкурентом легумину за связывание НхАс (см рис 12 (I а)) и в данной ситуации можно было бы ожидать уменьшения связывания лиганда белком. Таким образом, полученный, при этом, прямо противоположный результат, обусловлен,по-видимому, структурной модификацией молекул легумина вследствие его комплексообразования с полисахаридом (А6ел_пс = - 0.29 х 10~4 (см моль г 2)), в результате чего большее число центров связывания внутри белковых глобул, на которых может происходить взаимодействие с гексилацетатом, становится более доступным для данного лиганда.

Отсутствие какого-либо влияния комплексообразования легумина с мальтодекстрином МБ-6 {А6ел лс = - 0.24 х 10"4 (см3 мольг 2)) на способность белка к связыванию гексилацетата (см. рис. 12 (I в) и (II в», а также некоторые отличия в изменении параметров тепловой денатурации белка под влиянием мальтодекстрииов (указывающие на большее, в случае МО-6, увеличение конформационной стабильности белка, по отношению к термоденатурации) позволяют предположить, что во влиянии мальтодекстрииов на способность легумина к связыванию низкомолекулярного липофильного лиганда, в их эквимассовой смеси, определяющую роль играет эффективность воздействия полисахаридов на конформацию белковых молекул.

(а)

(б)

«

II

(v/lLhlJ) * Ю-1 (моль"1)

(v/lL^J) х 10"»(моль-1)

30

(v/fL^l) х Ю-3 (моль-1;

0 5 10 15 20 0 5 10 1Ь 20 25

V

Рисунок 12. Изотермы связывания (I) и графики Скетчарда (II), характеризующие процесс связывания НхАс в водной среде (рН 7.2 1=0 05М) (а) индивидуальными биополимерами • , легумином, □, мальтодекстрином SA-2, мальтодекстрином MD-6, а также (6) и (в) легумином в присутствии мальтодекстринов SA-2 (□) и MD-6 (V), соответственно На рисунках (6) и (в) представлены, для сравнения, также данные по связыванию НхАс легумином в отсутствии мальтодекстринов (•)

(I) Изотерма связывания степень связывания, v (число молей НхАс, связанного с 1 молем белка), как функция десятичного логарифма концентрации свободного лиганда в системе, log [L

(II) График Скетчарда отношение степени связывания к концентрации свободного лиганда в системе, v / [L free] = nK - vK (где п - общее число мест связывания на молекуле белка, К -характеристическая константа связывания), построено как функция степени связывания, v Экспериментальная ошибка в определении величин [L tree] uv не превышала 5%

V. Влияние пектина с высокой степенью этерификации на структуру и свойства эмульсий, стабилизированных а,| - казеином и Р - казеином.

Роль характера взаимодействий белок-полисахарид в объёме водной дисперсионной среды

Объектами исследований, в данной части работы, являлись основные белки, составляющие казенны (75 %): а^-казеин и /3-казеин, а также анионный линейный полисахарид - пектин с высокой степенью метоксилирования (этерификации), Е = 76 %. Исследования проводились при двух значениях рН водной дисперсионной среды: рН 7.0 и рН 5.5.

В условиях нейтрального значения рН (рН 7.0), было обнаружено, что присутствие пектина в водной фазе при эмульгировании приводило к небольшому уменьшению среднего диаметра капель эмульсий, стабилизированных как а5|-казеином, так и (3-казеином (рис. 13). При этом, отсутствие существенных изменений, по сравнению с чисто белковыми эмульсиями, (^-потенциала на каплях эмульсий (-66 и -72 (± з мВ) для сцгказеина; - 47 и - 48 (± з мВ) в случае р-казеина, в отсутствии и в присутствии пектина, соответственно), а также неизменность концентрации пектина в дисперсионной среде приготовленных эмульсий, свидетельствовали о том, что в данных экспериментальных условиях, полисахарид не участвует в формировании адсорбционных слоев на каплях эмульсий. Таким образом, обнаруженное уменьшение размера капель эмульсий, при увеличивающейся концентрации пектина (см. рис. 13), связано, очевидно, с возрастанием термодинамической активности (химического потенциала) белков в дисперсионной среде за счёт их термодинамической несовместимости с полисахаридом (табл. 6) и, как следствие, с увеличением адсорбции белков на границе раздела фаз масло-вода (в соответствии с уравнением Гиббса: Йу = - Г,(3р„ где у - поверхностное натяжение, Г - поверхностная концентрация и м - химический потенциал адсорбирующегося биополимера на границе раздела фаз), ЧТО

позволяет им стабилизировать большую площадь межфазной поверхности, создавая более тонкодисперсные эмульсии.

(а)

Средний диаметр капель (мкм)

1 4 ■

(б)

00 0 5 10 15

Концентрация пектина ( вес/об %)

Средний диаметр капель (мкм)

0 0 0 5 10

Концентрация пектина (вес/об %)

Рисунок 13. Влияние концентрации высокометоксилированного пектина на средний диаметр капель свежеприготовленных эмульсий типа «масло в воде» (40 об % масла, 2 вес/об % белка, 1 =0 01М, 22 °С), стабилизированных:

(а) ац - казеином■ при рН 7 0 (■, с132, А, с/<3) и при рН 5 5 (□, с/Э2, Д, б13)

(б) р - казеином при рН 7 0 (•, с132; Т, с(43) и при рН 5 5 (О, </32, V, с/«)

Таблица 6. Термодинамический параметр парных межмолекулярных взаимодействий (перекрестный второй вириальный коэффициент, А6ел_„с ) а51- и /3- казеинов с пектином при различных значениях рН водной среды (] =0 01 М, 22 °С)

система Абел-гс* 1°4 I (см3 молы"2) I

рН 7.0 рН S.S |

as1 - казеин - пектин 0 008 -76

р-казеин - пектин 0 46 26

Экспериментальная ошибка в определении вбЛичиНЫ Дбел-лс не превышала 10%

Присутствие пектина в

объёме дисперсионной среды

приводило также к изменениям

реологических свойств эмульсий и

их стабильности во времени. Так

если концентрированные эмульсии

(40 об % масла, 2 вес/об % белка),

приготовленные на основе чисто

белковых растворов, вели себя как

Ньютоновские жидкости, то

присутствие в водной фазе

пектина, а также рост его

концентрации, приводили к

усилению вязкоэластичных свойств эмульсий (рис. 14). При этом, существенный

рост значений кажущейся вязкости сдвига,Т)каж, не может являться следствием

простого увеличения вязкости дисперсионной среды, как результат присутствия

полисахарида, поскольку раствор самого пектина с концентрацией 2.1 вес/об %

(т е практически в 2 раза превышающей максимальную, из тех, при которых изучались эмульсии)

-2

вёл себя как Ньютоновская жидкость с вязкостью 5 х 10 Па с. (Сразу отметим аналогичное поведение растворов пектина (2.5 вес/об %) и при рН 5.5 Ньютоновская жидкость с вязкостью 0 15 Па с) Полученные данные свидетельствуют о значительной флоккуляции, т.е об объединении капель, в эмульсиях, содержащих пектин. Причем, с учетом того, что в данных условиях сам полисахарид не участвует в формировании адсорбционных слоев на каплях эмульсий, этот процесс, происходит, вероятнее всего, по механизму «вытеснительной флоккуляции» (суть которого заключается в следующем' молекулам неадсорбирующегося биополимера, термодинамически несовместимого с адсорбирующимся биополимером, оказывется невыгодно, с термодинамической точки зрения, находиться вблизи поверхности капель эмульсии, в результате чего между этими каплями образуется слой чистого растворителя, химический потенциал которого, в этих условиях, превышает химический потенциал растворителя в объеме дисперсионной среды, что приводит к вьггеканию чистого растворителя из пространства между каплями эмульсии и способствует их слипанию)

0 1 1 10 Напряжение сдвига (Па)

0 1 1 10 Напряжевве сдвига (На)

Рисунок 14. Зависимость кажущейся вязкости сдвига, г\наж, от приложенного напряжения для эмульсий типа «масло в воде» (40 об % масла, 2 вес/об % белка), стабилизированных казеинами при различных концентрациях пектина (вес/об %) в дисперсионной среде (рН 7.0,1 = 0 от, 22 °С)

(а) as1 - казеин■ ■, без пектина, • , 0 25 %; □, 0.5 %, О, 1 %; Á, 1 175 %, Д, 1.325 %

(б) р - казеин ■, без пектина, 0 25 %, 0 5 %; О, 0 85 %, А, 1 %

Экспериментальная ошибка измерений r¡,m не превышала 5 %

Рост термодинамически неблагоприятных взаимодействий между белками и полисахаридом в объёме водной дисперсионной среды при увеличении концентрации последнего, приводил к интенсификации флоккуляции, что в частности, хорошо видно из представленных на рис. 15 зависимостей комплексного

модуля сдвига, в' (в (в' + в"2)"2,где в' - модуль эластичности, а 6 "-модуль текучести), эмульсий, стабилизированных белками, от концентрации пектина. Так для эмульсий, стабилизированных Р-казеином, был отмечен резкий рост значения Б в области концентраций пектина, отвечающей фазовому расслоению системы (см. рис. 15 и 16); при этом, в случае а5г казеина, проявляющего менее ярко выраженные термодинамически неблагоприятные взаимодействия с пектином (см рис. 16), присутствие последнего в дисперсионной среде, при тех же концентрациях обоих биополимеров системе, к подобному эффекту не приводило (см рис. 15)

G* (Па)

Концентрация DeKTmia (вес/об V.)

3 of

00 05 10 15

Концентрация пектина (вес/об %) Рисунок 15. Влияние концентрации

2 4 6

Концентрация белка (вес/об "/•)

Рисунок 16. Фазовые диаграммы смешанных водных растворов -□-, asr казеин - пектин и

-•-, р-казеин - пектин * и А - критическая точка и точка порога расслоения, соответственно Экспериментальная ошибка в определении концентрации биополимеров 5 % Линии ■ и — отвечают концентрациям пектина, при которых начинается фазовое расслоение в системах с а$1- и /3- казеинами, соответственно (рН 7 0, ] = 0 01М, 22 °С)

пектина на комплексный модуль сдвига, в, эмульсий, (40 об % масла, 2 вес/об % белка), стабилизированных

(О) -казеином и (•) р-казеином

При понижении рН водной среды до рН 5.5 характер парных взаимодействий белков с пектином в водной среде кардинально различался: данные условия являлись термодинамически неблагоприятными для пары р - казеин - пектин и, наоборот, благоприятными, с термодинамической точки зрения, в случае системы asi - казеин - пектин (см. табл. 6). В свою очередь, это приводило к значительному увеличению количества (i-казеина, участвующего в формировании адсорбционных слоев на каплях эмульсий (с 20% в отсутствии пектина до 67% в его присутствии) и, как результат, формированию более тонкодисперсной эмульсии (см. рис. 13 (б)). В случае asr казеина количество белка, участвовавшего в стабилизации капель эмульсии, оставалось, в пределах экспериментальной ошибки, практически неизменным (30% И 37% в отсутствии и в присутствии пектина, соответственно), чем, очевидно, было обусловлено отсутствие ярко выраженных эффектов уменьшения размера капель эмульсий с ростом концентрации пектина (см. рис.13 (б)). Было также обнаружено, что высокометоксилированный пектин, благодаря проявлению, при рН 5.5, поверхностной активности, участвует, наряду с белками, в формировании

адсорбционных слоёв на каплях эмульсий; об этом свидетельствовали значительные изменения, по сравнению с чисто белковыми эмульсиями, ¿¡-потенциала на каплях эмульсий (-14 8 и -27.5 (± з мВ) для а5)-казеина; 3.3 и -31 3 (± з мВ) в случае Р-казеина, в отсутствии и в присутствии пектина, соответственно), а также небольшая адсорбция пектина на каплях эмульсий, стабилизированных а5)-казеином и Р- казеином (0.1 ± 0.05 и 0.2 ± 0.05 мгм 2, соответственно). Таким образом, небольшое уменьшение среднего диаметра капель эмульсий, в случае системы as, - казеин - пектин, является, по-видимому, результатом адсорбции пектина на поверхности масляных капель, что приводит к их дополнительной стабилизации (электростатической и стерической), защищающей от коалесценции в процессе приготовления эмульсий.

Изменение вязкости сдвига в адсорбционных слоях, сформированных а5| -и Р-казеинами на поверхности масло-вода как в отсутствии, так и в присутствии пектина, показано на рис. 17. Существенно больший эффект влияния полисахарида на вязкость адсорбционного слоя, обнаруженный в случае asi - казеина, являлся, очевидно, результатом вклада интенсивных термодинамически благоприятных взаимодействий между макромолекулами этих биополимеров (см. табл. 6) при их совместной адсорбции на границе раздела- фаз, что, в конечном итоге, приводило к формированию механически более прочной структуры смешанного адсорбционного слоя, чем в случае Р - казеина, когда усиление межмолекулярных контактов в адсорбционном слое было связано с простым возрастанием в нём концентрации белка, вызванным дополнительной адсорбцией Р - казеина на границе раздела фаз вследствие его термодинамической несовместимости с пектином (см. табл 6) (Заметим, что поверхностная вязкость сдвига раствора самого пектина (10 вес/об %) была настолько мала (« 10 мН с м ), что её невозможно было измерить). Об определяющем вкладе характера межмолекулярных взаимодействий белок-полисахарид в свойства эмульсий, стабилизированных белками, свидетельствуют также значительно более

Вязкость сдвига (мН с м ')

1000

Предельная вязкость сдвига (Па с)

2500 г 2000 1500 1000 500

15 20 25 30

время (час)

Рисунок 17. Изменение во времени вязкости сдвига в адсорбционных слоях, сформированных белками (0 001 вес/об %) на поверхности раздела фаз масло-вода (рН 5 5, ] = О 01М, 22 °С) в отсутствии и в присутствии пектина (вес/об %) а,1 - казеин □, 0 % пектина,

0 001 % пектина, 0-казеин. О, % пектина, *, 0 001 % пектина.

04 06 0В 10 12 14 Концентрация пектина (в«*>б %)

Рисунок 18. Изменение предельной вязкости сдвига при практически нулевом (10'2 Па) напряжении сдвига для эмульсий типа «масло в воде» (40 об % масла, 2 вес/об % белка), стабилизированных а^-казеином (□) и /3-казеином (•) с ростом концентрации пектина в дисперсионной среде

(рН5 5,1=0 01М, 22°С)

Сывороточный слой (%)

ЮОп---,---г-

40

60

80

Рисунок 19. Зависимость образования сывороточного слоя (в процентах) в эмульсиях (11 об % масла), стабилизированных раствором белка (0 6 вес/об %) с пектином (О 28 вес/об %) от времени хранения при 22 °С

20

рН 7.0: □, а^-казеин, О, р-казеин рН 5.5: ш, сг5,-казеин, •, /3-казеин

о

(ионная сила 0 01М)

о

50

100 150

время (час)

ярко выраженная флоккуляция в эмульсиях, приготовленных на основе растворов а5) - казеина с пектином, чем в случае (3- казеина, приводящая с одной стороны, к существенному упрочнению структуры эмульсий (рис.18), а с другой стороны, - к значительно более быстрому кримингу (образованию сывороточного слоя) по мостичному механизму (когда молекулы биополимеров выполняют роль мостиков, связывающих смешанные адсорбционные слои на каплях эмульсий), чем в случае термодинамически неблагоприятных взаимодействий белков с полисахаридом (рис.19).

1. В результате проведённого термодинамического анализа впервые установлено, что ключевыми факторами, обуславливающими изменение функциональных свойств белков (растворимости в водной среде, фазового поведения в смешанных растворах с другими биополимерами, поверхностной активности и гелеобразующей способности) под влиянием низкомолекулярных углеводов, являются изменения молекулярных и термодинамических параметров белков, в основе которых лежит формирование белками множественных водородных связей с молекулами этих углеводов.

2. Впервые показаны принципиальные отличия молекулярных механизмов изменения способности белков к адсорбции на границах раздела водной фазы с неполярной средой под влиянием низкомолекулярных углеводов и полисахаридов. Так, в отличие от низкомолекулярных углеводов, ключевым фактором, определяющим характер изменения поверхностной активности белков в присутствии нейтральных полисахаридов, является природа межмолекулярных парных взаимодействий биополимеров, а именно: в условиях термодинамически неблагоприятных взаимодействий биополимеров, повышающих их химические потенциалы (Авел.„с > 0) в объёме водной среды, поверхностная активность белков возрастает; термодинамически благоприятные взаимодействия биополимеров (Лбе*-пс< 0), напротив, приводят к уменьшению способности белков к адсорбции на границах раздела фаз (вода - неполярная фаза).

3. В случае коллоидных систем, а именно прямых эмульсий типа «масло в воде», стабилизированных смесями а5] - казеина с пектином (Е=76%) и Р - казеина с пектином (Е=76%) впервые, на количественном уровне, установлены основные

ВЫВОДЫ

взаимосвязи между характером межмолекулярных взаимодействия белок-полисахарид в объёме водной дисперсионной среды, её фазовым состоянием и особенностями структуры, реологического поведения и стабильности эмульсий Показано, что

(1) Термодинамически неблагоприятные взаимодействия между биополимерами (Абел-пс > 0) приводят к:

- возрастанию величины адсорбции белка на каплях эмульсии (за счёт увеличения его термодинамической активности в системе) и, как следствие, понижению среднего размера капель эмульсий, а также увеличению вязкости сдвига в белковых адсорбционных слоях;

- интенсивной флоккуляции капель в эмульсиях по механизму «вытеснительной флоккуляции», приводящей к росту вязкоэластичности концентрированных эмульсий и быстрому образованию сывороточного слоя (кримингу) в разбавленных эмульсиях;

(2) При термодинамически благоприятных взаимодействиях биополимеров

(Абел-пс < 0):

- не происходит изменений величины адсорбции белка на каплях эмульсий и их размера;

- наблюдается значительное увеличение вязкости сдвига в белковых адсорбционных слоях за счёт интенсивных межмолекулярных взаимодействий биополимеров;

- интенсивная флоккуляции капель в эмульсиях происходит по механизму «мостичной флоккуляции», что сопровождается ростом вязкоэластичности концентрированных эмульсий, а также более быстрым, чем в первом случае, образованием сывороточного слоя (кримингом) в пазбавленных эмульсиях.

4. На примере легумина впервые показано изменение способности белков к связыванию ароматобразующих соединений в присутствии мальтодекстринов Установлено, что характер этих изменений обусловлен, главным образом, конформационными изменениями, происходящими в молекулах белка под влиянием мальтодекстринов.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1 Antipova A S.. Semenova М G. Effect of sucrose on the thermodynamic incompatibility of different biopolymers // Carbohydrate Polymers. - 1995. - 28 - P. 359-365.

2 Antipova A S , Semenova M G. Effect of neutral carbohydrate structure in the set glucose / sucrose / maltodextrin / dextran on protein surface activity at the air/water interface // Food Hydrocolloids. -1997 - 11(1) — P. 71-77

3 Antipova A S . Semenova M.G , Gauthier-Jacques A Effect of neutral carbohydrate structure on protein surface activity at air-water and oil-water interfaces // Dickinson E. and Bergenstahl B. (Eds.) Food Colloids. Proteins, Lipids and Polysaccharides. - Cambridge: The Royal Society of Chemistry, 1997 -P 245-258

4 Antipova A S- Semenova M.G. Influence of sucrose on the thermodynamic properties of the 11S globulin of View Faba - dextran - aqueous solvent system // Food Hydrocolloids - 1997 -11-P. 415-421

5 Dickinson E , Semenova M.G., Antipova AS.. Pelan E Effect of high-methoxy pectin on properties of casein-stabilized emulsions // Food Hydrocolloids. - 1998. - 12 - P. 425 - 432.

6 Dickinson E., Semenova M.G., Antipova A.S Salt stability of casein emulsions // Food Hydrocolloids - 1998. - 12 - P. 227-235.

7 Anlipova A.S . Semenova M G , Karyagina E A. The nature of the effect of the sucrose on the food biopolymers cosolubihty in the aqueous medium // Book of abstracts of «1995 International Chemical Congress of Pacific Basin Society», 17-22 December 1995, Honolulu, Hawaii, - A024

8 Antipova A S . Semenova M.G , Belyakova L E Effect of sucrose on the thermodynamic properties of ovalbumin and sodium casemate in a bulk and at the air-water interface // Colloids and Surfaces В Biointerfaces - 1999 - 12-P 261-270

9 Semenova M G , Antipova A S . Belyakova L E , Dickinson E., Brown R , Pelan E, Norton 1 T. Effect of pectinate on properties of oil-in-water emulsions stabilized by a5i-casein and (i-casein // Dickinson E and Patino R.J.M, (Eds.). Food Emulsions and Foams. Interfaces, Interactions and Stability - Cambridge The Royal Society of Chemist:y, 1999 - P. 163-175.

10 Semenova M G , Antipova A S.. Belyakova L E , Pohkarpov Yu N., Mishanna T A , Terenina M В , Golovnya R V Influence of maltodextnns with a different dextrose equivalent on the interaction between hexyl acetate and legumin in an aqueous medium // Roberts D and Taylor A (Eds ) Flavor release linking experiments, theory and reality - Washington DC' American Chemical Society, 2000 - P 260-273

11 Антипова А С . Семенова M Г Термодинамический аспект влияния сахарозы на растворимость и сорастворимостъ биополимеров И Сборник материалов международной конференции «Биохимическая физика на рубеже столетий», Москва, 24-26 апреля 2000, - С 53-54.

12 Semenova М G , Antipova A S . Misharina Т А , Terenina М В , Golovnya R V. Factors determining binding of aroma esters with legumin in an aqueous medium // Roberts D and Taylor A. (Eds) Flavor release linking experiments, theory and reality. - Washington DC American Chemical Society, 2000 - P 293-308

13 Антипова А С . Семенова M Г Влияние низкомолекулярных и высокомолекулярных углеводов на термодинамические и функциональные свойства пищевых белков // Тезисы докладов в сборнике материалов международной конференции молодых ученых «Химия и биотехнология пищевых веществ Экологически безопасные технологии на основе возобновляемых природных ресурсов», Москва, 26-28 сентября 2000, - С. 21-22.

14 Semenova MG, Antipova A S„ Belyakova LE Role of interactions between biopolymers in formation and stabilization of food colloids//Ernahrungs Forschung -2000 -45(3)-P 180-182

15 Semenova M G , Antipova A S , Misharina T.A , Golovnya R.V. Binding of an aroma compounds with legumin 1 Binding of hexyl acetate with 1 IS globulin in an aqueous medium depending on the protein structure // Food Hydrocolloids - 2002 - 16 - P. 557-564

16 Semenova M G , Antipova A S , Wasserman L A , Misharina ТА., Golovnya R V. Binding of aroma compounds with legumin II Effect of hexyl acetate on the thermodynamic properties of 1 IS globulin in an aqueous medium // Food Hydrocolloids. - 2002 - 16 - P. 565-571

17 Semenova MG, Antipova A.S.. Belyakova L.E. Food protein interactions in sugai solutions // Current Opinion in Colloid & Interface Science. - 2002 - 7 - P 438-444

18 Belyakova L E., Antipova A S , Semenova M.G., Dickinson E., Merino L M., Tsapkina E N. Effect of sucrose on molecular and interaction parameters of sodium caseinate in aqueous solution relationship to protein gelation // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces - 2003 - P. 31 -46.

19 Антипова А С . Семенова М.Г , Белякова Л Е , Поликарпов Ю Н., Цапкина Е Н Влияние низкомолекулярных и высокомолекулярных углеводов на структурообразующие функции пищевых белков // Сборник материалов международной научно-практической конференции «Биотехнология Вода и пищевые продукты», Москва, 11-13 марта 2008, - С. 236.

ООО «Документ Сервис», уу\у\у.<1ос5гу ги, тел. (495) 935-00-89, (495) 995-20-60

Подписано в печать 06.11.2008 Тираж 120 экз.

ВВЕДЕНИЕ.

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Функциональные свойства пищевых белков и факторы их определяющие.

1.2. Влияние низкомолекулярных Сахаров на функциональные свойства и термодинамические параметры белков. ^

1.2.1. Изменение функциональных свойств белков в результате ковалентного связывания с НМ сахарами по реакции Майяра.

1.2.2. Влияние низкомолекулярных Сахаров на термоденатурацию глобулярных белков.

1.2.3. Изменение гелеобразующей способности белков под влиянием низкомолекулярных углеводов.

1.2.4. Влияние низкомолекулярных углеводов на поверхностную активность белков.

1.2.5. Предложенные механизмы изменения конформационной стабильности и функциональных свойств белков под влиянием низкомолекулярных углеводов.

13. Взаимодействия белок-полисахарид и их роль в изменении функциональных свойств белков.

1.4. Взаимодействие белков с ароматобразующими соединениями.

Белки составляют основу самых разнообразных биологических, пищевых и других систем. При этом многие ключевые функции, выполняемые белками в этих системах, обусловлены их полимерной природой и, связанными с ней, функциональными свойствами. Являясь амфифильными соединениями и, одновременно, полиэлектролитами, белки обладают также характерной способностью к конформационным изменениям, самоассоциации в водной среде и адсорбции на границе раздела фаз, что, в совокупности, определяет такие важные функциональные свойства белков, как растворимость в водной среде, термодинамическую несовместимость или, напротив, комплексообразование, с другими, различными по своей природе, соединениями (как высокомолекулярными, так и низкомолекулярными) и, кроме того, способность к формированию структуры в объёме и на границах раздела фаз. Все эти свойства широко используются, в частности, при создании желаемой структуры и стабилизации водных растворов и коллоидных систем (гелей, эмульсий, пен и др.) в пищевой, парфюмерно-косметической, а также фармацевтической промышленностях.

Ярко выраженная зависимость функциональных свойств белков от различных физико-химических факторов (рН, ионная сила, температура и др.), а также присутствия в системе других биополимеров или низкомолекулярных соединений открывает широкие возможности для эффективного и целенаправленного использования белков в качестве функциональных ингредиентов. Это является особенно актуальным в настоящее время, когда резко возросший спрос потребителя к качеству продукции со стороны как внешней привлекательности (текстура, аромат и др.), так и положительного воздействия на здоровье (сбалансированность по макро- и микрокомпонентам), ставит перед производителями задачу создания продуктов нового поколения, обладающих усовершенствованной или уникальной структурой и свойствами, а также отличающихся высокой физической стабильностью. Очевидно, что для успешного выполнения этой задачи, особенно в условиях современного темпа развития производства и конкуренции между производителями, недостаточно руководствоваться лишь эмпирическими данными, необходимо чёткое понимание механизмов регулирования функциональных свойств белков в многокомпонентных системах.

Однако большая часть фундаментальных знаний, накопленных к моменту начала нашей работы, касалась поведения белков в их индивидуальных растворах, а исследования изменения функциональных свойств белков в многокомпонентных системах, носили, в большинстве случаев, феноменологический характер. Тем не менее, полученные результаты ясно показывали, что введение в систему нового компонента или удаление одного из её компонентов может привести к существенным изменениям поведения белка, обуславливая, тем самым, изменения структуры и свойств всей системы, в целом. Таким образом, было очевидно, что эффективное и целенаправленное использование белков в качестве функциональных ингредиентов действительно станет возможным только при ясном понимании молекулярных механизмов изменения их функциональных свойств в многокомпонентных системах определённого состава. При этом, для более глубокого понимания происходящих процессов, целесообразным представлялся систематический и последовательный термодинамический подход с изучением на модельных системах межмолекулярных взаимодействий между, прежде всего, основными компонентами, входящими, как правило, в состав важных для практики биополимерных водных растворов и коллоидных систем, и постепенным усложнением модели путём введения новых ингредиентов.

Ключевыми компонентами таких систем являются белки (в большинстве случаев, более одного) и полисахариды. Наряду с этим, в состав широкого класса таких систем, в особенности, пищевых, входят низкомолекулярные сахара и, в частности, сахароза, которая является, зачастую, одним из преобладающих по массе компонентом, однако, именно её роль в формировании структуры и физико-химических свойствах белоксодержащих систем оставалась, к моменту начала нашей работы, наименее изученной^ а имеющиеся данные и их интерпретация оказывались, неР^дко, противоречивыми. Поэтому наиболее актуальным и важным для понимания молекулярных механизмов изменения функциональных свойств белков в важных для практики многокомпонентных водных растворах и коллоидных системах, представлялось изучение, в первую очередь, роли межмолекуляр>НЬ1Х взаимодействий белков с низкомолекулярными и высокомолекулярных углеводами в этих системах, что и обусловило выбор основных объектов исследования в настоящей работе. При этом ставилась задача установления качественных и количественных взаимосвязей в ряду: молекулярная структура белков и углеводов - межмолекулярные взаимодействия - функционалу^ свойства белков - структура и свойства водных растворов и коллоидных систем.

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

выводы.

1. В результате проведённого термодинамического анализа впервые установлено, что ключевыми факторами, обуславливающими изменение функциональных свойств белков (растворимости в водной среде, фазового поведения в смешанных растворах с другими биополимерами, поверхностной активности и гелеобразующей способности) под влиянием низкомолекулярных углеводов, являются изменения молекулярных и термодинамических параметров белков, в основе которых лежит формирование белками множественных водородных связей с молекулами этих углеводов.

2. Впервые показаны принципиальные отличия молекулярных механизмов изменения способности белков к адсорбции на границах раздела водной фазы с неполярной средой под влиянием низкомолекулярных углеводов и полисахаридов. Так, в отличие от низкомолекулярных углеводов, ключевым фактором, определяющим характер изменения поверхностной активности белков в присутствии нейтральных полисахаридов, является природа межмолекулярных парных взаимодействий биополимеров, а именно: в условиях термодинамически неблагоприятных взаимодействий биополимеров, повышающих их химические потенциалы (Аеел.пс > 0) в объёме водной среды, поверхностная активность белков возрастает; термодинамически благоприятные взаимодействия биополимеров (Асел.пс< 0), напротив, приводят к уменьшению способности белков к адсорбции на границах раздела фаз (вода - неполярная фаза).

3. В случае коллоидных систем, а именно прямых эмульсий типа «масло в воде», стабилизированных смесями asi - казеина с пектином (Е = 76 %) и Р - казеина с пектином (Е = 76 %) впервые, на количественном уровне, установлены основные взаимосвязи между характером межмолекулярных взаимодействия белок-полисахарид в объёме водной дисперсионной среды, её фазовым состоянием и особенностями структуры, реологического поведения и стабильности эмульсий.

Показано, что:

1) Термодинамически неблагоприятные взаимодействия между биополимерами (Абел.пс > 0) приводят к:

- возрастанию величины адсорбции белка на каплях эмульсии (за счёт увеличения его термодинамической активности в системе) и, как следствие, понижению среднего размера капель эмульсий, а также увеличению вязкости сдвига в белковых адсорбционных слоях;

- интенсивной флоккуляции капель в эмульсиях по механизму «вытеснительной флоккуляции», приводящей к росту вязкоэластичности концентрированных эмульсий и быстрому образованию сывороточного слоя (кримингу) в разбавленных эмульсиях;

2) При термодинамически благоприятных взаимодействиях биополимеров бел-пс <0):

- не происходит изменений величины адсорбции белка на каплях эмульсий и их размера;

- наблюдается значительное увеличение вязкости сдвига в белковых адсорбционных слоях за счёт интенсивных межмолекулярных взаимодействий биополимеров;

- интенсивная флоккуляции капель в эмульсиях происходит по механизму «мостичной флоккуляции», что сопровождается ростом вязкоэластичности концентрированных эмульсий, а также более быстрым, чем в первом случае, образованием сывороточного слоя (кримингом) в пазбавленных эмульсиях.

4. На примере легумина впервые показано изменение способности белков к связыванию ароматобразующих соединений в присутствии мальтодекстринов. Установлено, что характер этих изменений обусловлен, главным образом, конформационными изменениями, происходящими в молекулах белка под влиянием мальтодекстринов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Таким образом, на основании всех вышеизложенных результатов, очевидно, что характер взаимодействия между белком и полисахаридом в объёме водной дисперсионной среды играет определяющую роль в таких ключевых свойствах эмульсий, приготовленных на основе смесей этих биополимеров, как дисперсность, стабильность во времени и вязкость.

1. Kinsella, J.E. 1976. Functional properties of proteins in foods A survey // Critical reviews in Food Science and Nutrition. — 1976. - 7 - P. 219-296.

2. Pour-El A. Protein functionality: Classification, definition and methodology // Cherry J. P. (Ed.). Protein Functionality in Foods. Washington DC: American Chemical Society Symposium Series # 147, 1981. - P. 1-5.

3. Damodaran S. Food proteins: an Overview // Damodaran S. & Paraf A. (Eds.). Food proteins and their applications. Boca Raton: CRS Press USA, 1997. -P. 1-24.

4. Kinsella J.E. Relationship between structure and functional properties of food proteins // Fox P.F. & Condon J.J. (Eds.). Food Proteins. New York: Applied Science Publishers, 1982. - P. 51-103.

5. Dickinson E. Interfacial structure and stability of food emulsions as affected by protein-polysaccharide interactions (a review) // Soft Matter. 2008. - 4 -P. 932-942.

6. Chandler D. Interfaces and the driving force of hydrophobic assembly // Nature. 2005. - 47. - P. 640-647.

7. Nakai S. Structure-function relationships of food proteins with an emphasis on the importance of protein hydrophobicity // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1983. -31 - P. 676-683.

8. Kato A. & Nakai S. Hydrophobicity determined by a fluorescent probe method and its correlation with surface properties of proteins // Biochimica et. Biophysica Acta. 1980. - 624 - P. 13-20.

9. Dickinson E. An introduction to food colloids. Oxford: Oxford Science Publications, 1992. - 206 p.

10. Voutsinas L. P., Cheung E. & Nakai S. Relationships of hydrophobicity to emulsifying properties of heat denatured proteins // Journal of Food Science. — 1983.-48.-P. 26-32.

11. Wolf W.J. Soy proteins: their functional, chemical and physical properties // Journal of Agricultural and Food Chemistiy. 1970. - 18 - P. 969-976.

12. Oakenfull D., Pearce J. & Burley R.W. Protein gelation // Damodaran S. & Paraf A. (Eds.). Food proteins and their applications. Boca Raton: CRC Press USA, 1997.-P. 111-142.

13. Hegg P. Contributions for the formation of heat-induced gels of some globular food proteins // Journal of Food Science. 1982. - 47 - P. 1241-1244.

14. Damodaran S. Functional Properties // Nakai S. & Modler H.W. (Eds.). Food proteins: properties and characterization. Weinheim: Wiley-VCH, 1996. -P. 167-234.

15. Zayas J.F. Functionality of proteins in food. New York: Springer, 1996. — 373 p.

16. McClements D.J. Food Emulsions: Principles, Practices and Techniques (2nd edition). Boca Raton: CRC Press, 2005. - 609 p.

17. Dickinson E. Proteins at interfaces and in emulsions. Stability, rheology and interactions // Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. -1998.-94-P. 1657-1669.

18. Damodaran S. Protein stabilization of emulsions and foams // Journal of Food Science. 2005. - 70 (3) - P. R54-R66.

19. Norde W. & Lyklema J. Why proteins prefer interfaces // Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition. 1991. - 2 № 3 - P. 183-202.

20. Chobert J.-M. & Haetle T. Protein-lipid and protein-flavour interactions // Damodaran S. & Paraf A. (Eds.). Food proteins and their applications. Boca Raton: CRC Press USA, 1997. - P. 143-170 (всего 694 стр.).

21. Garcia M.C., Torre M., Marina M.L. & Laborda F. Composition and characterization of soybean and related products // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 1997. - 37 (4) - P. 361-391.

22. Kinsella J.E. & Damodaran S. Flavor problems in soy proteins: origin, nature, control and binding phenomena // Charalambous G. (Ed.). The Analysis and control of less desirable flavors in food and beverages. New York: Academic Press, 1980.-P. 95-131.

23. Damodaran S. & Kinsella J.E. Interaction of carbonyls with soy protein: thermodynamic effects // Journal of Agricultural and Food Chemistry. -1981.-29-P. 1249-1253.

24. O'Neill Т.Е. & Kinsella J.E. Flavor protein interactions: characteristics of 2-nonanone binding to isolated soy protein fractions // Journal of Food Science. -1987.-52 (1)-P. 98-101.

25. Fares K., Landy P., Guilard R. & Voilley A. Physicochemical interactions between aroma compounds and milk proteins effect of water and protein modification // Journal of Dairy Science. - 1998. - 81 (1) - P. 82-91.

26. Franzen K.L. & Kinsella J.E. Parameters affecting the binding of volatile flavor compounds in model food systems. Part I. Proteins // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1974. - 22 (4) - P. 675-678.

27. Gremli H.A. Interaction of flavor compounds with soy protein // Journal of American Oil Chemists' Society. 1974. - 51 (1) - P. 95A- 97A.

28. Landy P., Daraux C. & Voilley A. Retention of aroma compounds by proteins in aqueous solution // Food Chemistry. 1995. - 54 (4) - P. 387- 392.

29. Voilley A.J. Flavour encapsulation-influence of encapsulation media on aroma retention during drying //ACS Symposium series. 1995. - 590 - P. 169-179.

30. Graf E. & Deeroos K.B. Performance of vanilla flavour in low-fat ice-cream // ACS Symposium series. 1996. - 633 - P. 24-35.

31. Miller K.S., Upadhyaya S.K. & Krochta J.M. Permeability of D-limonene in whey-protein films // Journal of Food Science. 1998. - 63 - P. 244-247.

32. Damodaran S. Structure-function relationship of food proteins // Navam S. Hettiarachchy N.S. & Ziegler G. R. (Eds.) Protein Functionality in Food Systems: Basic Symposium (17o. Chicago). Boca Raton: CRC Press USA, 1994. - P. 1-38 (всего 519 стр.).

33. Kilara A. Standardization of Methodology for Evaluating Whey Proteins // Journal of Dairy Science. 1984. - 67 - P. 2734-2744.

34. Walstra P. Proteins // Walstra P. (Ed.). Physical Chemistry of Foods. -London: CRC Press, 2002. P. 203-249.

35. Dickinson E. & McClements D.J. Advances in food colloids. Glasgow: Blackie Academic & Professional, 1995. - 333 p.

36. Якубке Х.-Д., Ешхайт X. Амонокислоты, пептиды, белки (под ред. Митина Ю.В.). Москва: Мир, 1996. - 438 с.

37. Belitz H.-D., Grosch W. & Schieberle P. Food Chemistry 3rd revised edition (translation from German edition by Burghagen M.M.). - New York: Springer, 2004.- 1070 p.

38. Osborne T.B. The Vegetable Proteins (2nd edition). London: Longmans, Green and Co., 1924. - 154 p.

39. Croguennec Т., Renault A., Beaufils S., Dubois J.J. & Pezennec S. // Interfacial properties of heat treated ovalbumin. Journal of Colloid and Interface Science. 2007. - 315- P. 627-636.

40. Renkema J.M.S. Soy protein gelation and gel properties // Industrial Proteins. -2000. 8 (3) - P. 12-14.

41. Hermansson A.-M. Microstructure of protein gels related to functionality // Yada R.Y., Jackman R.L. & Smith J.L. (Eds.). Protein structure-function relationships in foods. London: Blackie Academic & Professional. - 1994. — P. 22-42.

42. Foegeding E. A. Food biophysics of protein gels: a challenge of nano and macroscopic proportions // Food Biophysics. -2006. 1 (1) - P. 41-50.

43. Clark A. H. Gelation of globular proteins // Hill S.E., Ledward D.A. & Mitchell J.R. (Eds.). Functional Properties of Food Macromolecules. -Gaithersburg, MD: Aspen Publishers, 1998. P. 77-142.

44. Clark A. H., Kavanagh G. M. & Ross-Murphy S.B. Globular protein gelation -theory and experiment // Food Hydrocolloids. 2001. - 15 - P. 383-400.

45. Weijers M. Visschers R.W. & Nicolai T. Light scattering study of heat-induced aggregation and geletion of ovalbumin // Macromolecules. 2002. - 35 - P. 4753-4762.

46. Alting A.C., de Jongh H.H.J., Visschers R.W. & Simons J.-W. F.A. Physical and chemical interactions in cold gelation of food proteins // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2002. - 50 - P. 4682-4689.

47. Alting A.C., Hamer R.J., de Kruif C.G. & Visschers R.W. Cold-set globular protein gels: interactions, structure and rheology as a function of protein concentration // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2003. - 51 (10) -P. 3150-3156.

48. Eissa A.S. & Khan S.A. Acid-induced gelation of enzymatically modified, preheated whey proteins // Journal of Agricultural and Food Chemistry. -2005. 53 (12) - P. 5010-5017.

49. Messens W., van Camp J. & Huyghebaert A. The use of high pressure to modify the functionality of food proteins // Trends in food science and technology. 1997. - 8 - P. 107-112.

50. Heramans K., van Camp J. & Huyghebaert A. High pressure effects on proteins // Damodaran S. & Paraf A. (Eds.). Food proteins and their applications. Boca Raton: CRC Press USA, 1997. - P. 473-502.

51. Banachowicz E. Light scattering studies of proteins under compression // Biochimica et Biophysica Acta: Proteins and Proteomics. 2006. - 1764 (3) -P. 405-413.

52. Swaisgood H.E. Chemistry of the caseins // Fox P.P. (Ed.). Advanced dairy chemistry 1: proteins. - London: Elsevier Applied Science, 1992. -P. 63-110.

53. Baumy J.J. & Brule G. Bindings of bivalent cations to a-lactalalbumin and |3-lactoglobulin: effect of pH and ionic strength // Le Lait. 1988. - 68 -P. 33-48.

54. Patochka J. & Jelen P. Calcium association with isolated whey proteins // Canadian Institute of Food Science and Technology Journal. 1991. - 24 -P. 218-223.

55. Hermansson A.-M. Aggregation and denaturation involved in gel formation // Pour-El A. (Ed.). Functionality and protein structure. Washington DC: American Chemical Society Symposium Series # 92, 1979. - P. 81-103.

56. Schmidt R.H. Gelation and coagulation // Cherry J.P. (Ed.). Protein Functionality in Foods. Washington DC: American Chemical Society Symposium Series # 147, 1981.-P. 131-147.

57. Haque Z.Z. & Aryana K.J. Effect of Copper, Iron, Zinc and Magnesium Ions on Bovine Serum Albumin gelation // Journal of Food Science and Technology

58. Research. 2002. - 8 (1) - P. 1-3.2+

59. Barbut S. & Foegeding E.A. Ca indiuced gelation of preheated whey protein isolate // Journal of Food Science. - 1993. - 58 - P. 867-871.

60. Ye A. & Singh H. Interfacial composition and stability of sodium casemate-emulsions as influenced by calcium ions // Food Hydrocolloids. — 2001. — 15 — P. 195 207.

61. Ye A. & Singh H. Influence of calcium chloride on the properties of emulsions stabilized by whey protein concentrate // Food Hydrocolloids. 2001. - 14 -P. 337 - 346.

62. Dickinson E. & Davis E. Influence of ionic calcium on stability of sodium caseinate emulsions // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. — 1999. 12 — P. 203 -212.

63. Dickinson E., Hunt J.A. & Home D.S. Calcium induced flocculation of emulsions containing adsorbed P-casein or phosvitin // Food Hydrocolloids. — 1992.-6-P. 359-370.

64. Agboola S.O. & Dalgleish D.G. Calcium induced destabilization of oil-in-water emulsions stabilized by caseinate or p-lactoglobulin // Journal of Food Science. 1995. - 6 - P. 399-403.

65. Antipova A. S., Dickinson E., Murray B. S. & Semenova M. G. On the effect of calcium ions on the sticking behaviour of casein-coated particles in shear flow // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2002. - 27- P. 123 -131.

66. Dauphas S., Mouhous-Riou N., Metro B., Mackie A.R., Wilde P.J. Anton M. & Riaublanc A. The supramolecular organisation of p-casein: effect on interfacial properties // Food Hydrocolloids. 2005. - 19 - P. 387-393.

67. Srinivasan M., Singh H. & Munro P.A. Adsorption behaviour of sodium and calcium caseinates in oil-in-water emulsions // International Dairy Journal. -1999. 9 - P. 337-341.

68. Kim S.K., Park P.S. & Rhee K.C. Functional Properties of Proteolytic Enzyme Modified Soy Protein Isolate // Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 1990.-38 (3)-P. 651-656.

69. Linares E., Lare C., Le Meste M. & Popineau Y. Emulsifying and foaming properties of gluten hydrolysates with an increasing degree of hydrolysis: role of soluble and insoluble fractions // Cereal Chemistry. 2000. - 77 -P. 414-420.

70. Popineau Y., Huchet B., Lare B. & Berot S. Foaming and emulsifying properties of fractions of gluten peptides obtained by limited enzymatic hydrolysis and ultra filtration // Journal of Cereal Science. 2002. — 35 -P. 327-335.

71. Wagner J. R. & Anon M. C. Influence of denaturation degree, hydrophobicity and sulphydryl content on solubility and water absorbing capacity of soy protein isolates // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1990. - 50 — P. 765-770.

72. Graveland-Bikker J.F. & de Kruif C.G. Unique milk protein-based nanotubes: food and nanotechnology meet // Trends in Food Science and Technology. -2006.- 175-P. 196-203.

73. Graveland-Bikker J.F., Fritz G., Glatter O. & de Kruif C.G. Growth and structure of a-lactalbumin nanotubes // Journal of Applied Crystallography. -2006.-39-P. 180-184.

74. Gaonkar A.G. & McPherson A. (Eds.). Ingredient Interactions: Effects on Food Quality (2nd edition). Boca Raton: CRC Press, 2006. - 554 p.

75. Tolstoguzov V. Structure property relationships in Foods // Parris N., Kato A., Creamer L.K. & Pearce J. (Eds.). Macromolecular interactions in food technology. - Washington DC: American Chemical Society, 1996. - P. 2-14.

76. Semenova M.G. Thermodynamic analysis of the impact of molecular interactions on the functionality of food biopolymers in solution and in colloidal systems // Food Colloids. 2007. - 21 - P. 23-45.

77. McClements D.J. (Ed.). Understanding and Controlling the Microstructure of Complex Foods. Cambridge: Woodhead Publishing Lim., 2007. -792 p.

78. Norton I.T. & Frith W.J. Microstructure design in mixed biopolymer composities // Food Hydrocolloids. 2001. - 15 - P. 543-553.

79. Kelley D. & McClements D.J. Interactions of bovine serum albumin with ionic surfacatants in aqueous solutions // Food Hydrocolloids. — 2003. 17 -P. 73-85.

80. Malhotra A. & Coupland J. N. The effect of surfactants on the solubility, zeta potential, and viscosity of soy protein isolates // Food Hydrocolloids. 2004. -18 - P. 101-108.

81. Ильин M.M. Термодинамический анализ влияния низкомолекулярных поверхностно активных веществ на структурообразующие свойства белков: Дис. . канд. хим. наук. Москва, 2005. 187 с.

82. Bos М.А. & van Vliet Т. Interfacial rheological properties of adsorbed protein layers and surfactants: a review // Advances in Colloid and Interface Science. -2001.-91 -P. 437-471.

83. Dickinson E. & Eliot C. Defining the conditions for heat-induced gelation of a caseinate-stabilized emulsion // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. — 2003.-29 (2-3)-P. 89-97.

84. Boutina C., Girouxb H.J., Paquina P. & Brittena M. Characterization and acid-induced gelation of butter oil emulsions produced from heated whey protein dispersions // International Dairy Journal. 2007. - 17 (6) - P. 696-703.

85. Dickinson E. Colloid science of mixed ingredients // Soft Matter. 2006. - 2 — P. 642 - 652.

86. Helstad S. Ingredient interactions: sweeteners // Gaonkar A.G. & McPhersonj

87. A. (Eds.). Ingredient Interactions: Effects on Food Quality (2 edition). Boca Raton: CRC Press, 2006. - P. 167-194.

88. Brands C.M.J., Wedzicha B.L. & van Boekel M.A.J.S. Quantification of malanoidin concentration in sugar-casein system // Journal of Agricultural and

89. Food Chemistry.-2002.-50-P. 1178 1183.229

90. Brands C.M.J. & van Boekel M.A.J.S. Reactions of monosaccharides during heating of sugar-casein systems: building of reaction network model // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2001. - 49 - P. 4667 - 4675.

91. Labuza T.P. & Salmarch M. Kinetics of browning and protein quality loss in whey powders during steady-state and non-steady-state storage conditions // Journal of Food Science. 1981. - 46 - P. 92-96.

92. Davies C.G.A., Netto F.M. Glassenap N., Gallaher C.M., Labuza T.P. & Gallaher D.D. Indication of Maillard reaction during storage of protein isolates // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1998. - 46 - P. 2485-2489.

93. Yayalayan A.V. Ismail A. A. & Mandeville S. Quantitative determination of the effect of pH and temperature on the keto form of D-fructose by FTIR spectroscopy // Carbohydrate Research. 1993. - 248 - P. 355 - 360.

94. Labuza T.P. & Baisier W.M. The kinetic of nonenzymatic browning // Schwartzberg H.G. & Hastel R.W. (Eds.). Physical Chemistry of Food. IFT Basic Symposium Series 7. New York: Dekker, 1992. - P. 595-689.

95. Jackson A. & White J. Small angle scattering from protein/sugar conjugates // Physica B: Condensed. 2006. - 385-386 (1) - P. 818 - 820.

96. Medrano A., Abirached C., Panizzolo L., Moyna P. & Anon M.C. The effect of glycation on foam and structural properties of P-lactoglobulin // Food Chemistry. 2008. - 112 (1) - P. 127-133.

97. Chevalier F., Chobert J.-M., Dalgalarrondo M. & Haertle T. Characterization of the Maillard reaction products of p-lactoglobulin glycosylated in mild conditions // Journal of Food Biochemistry. 2001. - 25 - P. 33-55.

98. Yeboah T.F.K., Alii I. & Yayalayan A.V. Reactivities of D-glucose and D-fructose during glycation of Bovine Serum Albumin // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1999. - 47 - P. 3164 - 3172.

99. Chevalier F., Chobert J.-M., Dalgalarrondo M., Choiset Y. & Haertle T. Maillard glycation of (3-lactoglobulin induces conformation changes // Nahrung/Food. 2002. - 46 - P. 58 - 63.

100. Rich L.M. & Foeding E.A. Effect of sugars on whey protein isolate gelation // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2000. - 48 - P. 5046 - 5052.

101. Oliver C.M., Melton L.D. & Stanley R.A. Creating Proteins with Novel Functionality via the Maillard Reaction: A Review // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2006. - 46(4) - P. 337-350.

102. Chevalier F., Chobert J.-M., Molle D. & Haertle T. Maillard glycation of (3-lactoglobulin with several sugars: comparative study of the properties of the obtained polymers and of the substituted sites // Le Lait. 2001. - 81 - P. 651666.

103. Sherherd R., Robertson A. & Ofman D. Dairy glycoconjugates emulsifiers: casein-maltodextins // Food Hydrocolloids. 2000. - 14 - P. 281-286.

104. Campbel L., Raikos V. & Euston S.R. Modification of functional properties of egg-white proteins // Nahrung/Food. 2003. - 47 (6) - P. 369 - 376.

105. Cabodevila O., Hill S. E., Armstrong H. J., De Sousa I. & Mitchell J. R. Gelation enhancement of soy protein isolate using Maillard reaction and high temperatures // Journal of Food Science. 1994. - 59 - P. 872-875.

106. Peng L.K., Ismail N. & Mat Easa A. Effect of reducing sugars on texture of thermally processed soy protein isolate-glucono-5-lactone gels // Journal of Food Science and Technology. -2000. -37(2)-P. 188-190.

107. Mat Easa A., Hill S.E. & Mitchell J.R. Bovine serum albumin gelation as result of Maillard reaction // Food Hydrocolloids. 1996. - 10 (2) -P. 199-202.

108. Kulmyrzaev A., Brayant C. & McClements D.J. Influence of sucrose on the thermal denaturation, gelation, and emulsion stabilization of whey proteins // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2000. - 48 (5) - P. 1593 - 1597.

109. Arntfield S.D., Ismond M.A.H. & Murray E.D. Thermal analysis of food proteins // Harwalkar V.R. & Ma C.Y. (Eds.) Thermal analysis of Foods. -London: Elsevier, 1990. P. 51-91.

110. Lee J.C. & Timasheff S.N. The stabilization of proteins by sucrose // Journal of Biological Chemistry. 1981. - 256 - P. 7193-7201.

111. Baier S. & McClements D.J. Impact of preferential interactions on thermal stability and gelation of bovine serum albumin in aqueous sucrose solutions // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2001. - 49 - P. 2600 - 2608.

112. Khan R.H. & Shabnum M.S. Effect of sugars on rabit serum, albumin stability and induction of secondary structure // Biochemistry Moscow. - 2001. - 66 — P. 1042-1046.

113. Jou K.D. & Harper W.J. Effect of disaccharides on the thermal properties of whey proteins determined by differential scanning calorimetry (DSC) // Milchwissenschaft. 1996. - 51 - P. 509-512.

114. Back J.F., Oakenful D. & Smith M.B. Increased thermal stability of proteins in the presence of sugars and polyols //Biochemistry. 1979. - 18 -P. 5191-5196.

115. Garrett M., Stairs R.A. & Annet R.G. Thermal denaturation and coagulation of whey proteins. Effect of sugars // Journal of Dairy Science. 1988. - 71 -P. 10-16.

116. Baskakov I. & Bolden D.W. Forcing thermodynamically unfolded proteins to fold // Journal of Biological Chemystry. 1998. - 273 - P. 4831-4834.

117. Antoine E.M., Abena A.A., Gbeassor M. & Chaveron H. Effect of glucides on thermal denaturation and coagulation of whey proteins studied by ultraviolet spectroscopy // Journal of Applied Sciences. 2007. - 7 (4) - P. 472 - 477.

118. De Wit J.N. & Klarenbeek G. Effects of Various Heat Treatments on Structure and Solubility of Whey Proteins // Journal of Dairy Science. 1984. - 67 -P. 2701-2710.

119. Vasbinder A.J, Alting A.C. & de Kruif C.G. Quantification of heat-induced casein-whey protein interactions in milk and its relation to gelation kinetics // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2003. - 31 - P. 115-123.

120. Ueda T., Nagata M. & Imoto T. Aggregation and chemical reaction in hen lysozymecaused by heating at pH 6 are depressed by osmolytes, sucrose and trehalose // Journal of Biochemistry. 2001. - 130 - P. 491-496.

121. Georgiou G., Valax P., Ostermeier M. & Horowitz P.M. Folding and aggregation of TEM beta-lactamase: Analogies with the formation of inclusion bodies in Escherichia coli II Protein Science. 1994. - 3 - P. 1953-1960.

122. Simpson R.B. & Kauzmann W. Kinetics of protein denaturation. I. Behaviour of the optical rotation of ovalbumin in urea solutions // Journal of American Chemical Society. 1953. - 75 - P. 5139-5192.

123. Brayant C. & McClements D.J. Influence of sucrose on NaCl-induced gelation of heat denatured whey protein solution // Food Research International. — 2000.-33-P. 649-653.

124. Kulmyrzaev A., Cancelliere C. & McClements D. J. Influence of sucrose on cold gelation of heat-denatured whey protein isolate // Journal of Science of Food and Agriculture. 2000. - 80 - P. 1314-1318.

125. Christ D., Talceuchi K. P. & Cunha R. L. Effect of sucrose addition and heat treatment on egg albumen protein gelation // Journal of Food Science. -2005. 70 (3) - P. E230-E238.

126. Choi S.J., Lee S.E. & Moon T.W. Influence of sodium chloride and glucose on acid-induced gelation of heat-denatured ovalbumin // Journal of Food Science. 2008. - 73 (5) - P. 313-322.

127. Adebowale Y.A. & Adebowale K.O. Evaluation of the gelation characteristics of Mucuna bean flour and protein isolate // Electronic Journal of Environmental, Agricultural and Food Chemistry. 2008. - 7 (9) — P. 3206-3222.

128. Fox P.F. & Mulvihill D.M. Casein // Harris P. (Ed.). Food Gels. London: Elsevier Appllied Science, 1990.-P. 121-173.

129. Roefs S.P.F.M., Degrootmostert A.E.A. & Van Vliet T. Structure of acid casein gels. 1. Formation and model of gel network // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. — 1990. 50 — P. 141-159.

130. Heertje I., Visser J. & Smits P. Structure formation in acid milk gels // Food Microstructure. 1985. - 4 - P. 267-277.

131. Home D.S. & Davidson C.M. The use of dynamic light-scattering in monitoring rennet curd formation // Milchwissenschaft 1990. - 45 -P. 712-715.

132. De Kruif C.G., Jeumink Th.J.M. & Zoon P. 1992. The viscosity of milk during the initial stages of renneting // Netherlands Milk and Dairy Journal. 1992. -46-P. 123-137.

133. McMahon D.J. & Brown R.J. Effects of calcium, phosphate and bulk culture media on milk coagulation properties // Journal of Dairy Science. 1984. -67-P. 499-512.

134. Schorsch C., Jones M.G. & Norton I.T. Micellar casein gelation at high sucrose content // Journal of Dairy Science.- 2002. 85 (12) - P. 3155-3163.

135. Matia-Merino L. & Dickinson E. Effect of sugars on milk protein gels and stabilized-milk protein emulsion gels // Food Hydrocolloids. 2002. - 16 -P. 321-331.

136. Abassi S. & Dickinson E. Influence of sugars on high-pressure induced gelation of skim milk dispersions // Food Hydrocolloids. 2001. - 15 -P. 315-319.

137. Keenan R.D., Young D.J., Tier C.M., Jones A.D. & Underdown J. Mechanism of pressure-induced gelation of milk // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2001. - 49 - P. 3394-3402.

138. Nino M.R.R. & Patino J.M.R. Effect of the aqueous phase composition on the adsorption of bovine serum albumin to the air-water interface // Industrial and Engineering Chemistry Research.-2002.-41 (6)-P. 1489-1495.

139. Patino R.J.M. & Nino M.R.R. Protein adsorption and protein-liquid interactions at the air-aqueius solution interface // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. — 1995. 103 - P. 91-103.

140. Patino R.J.M. & Martin R. Spreading of acylglyceroles on aqueous surfaces at equilibrium // Journal of Colloid and Interface Science. 1994. — 167 — P. 150-158.

141. Ruíz-Henestrosa V.P., Cecilio Carrera Sánchez C.C. & Patino R.J.M. Effect of sucrose on functional properties of soy globulins: adsorption and foamcharacteristics // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2008. -56 (7)-P. 2512-2521.

142. MacRitchie F.A. & Alexander A.E. The effect of sucrose on protein films. I. Spread monolayers // Journal of Colloid and Interface Science. 1961. - 16 -P. 57-61.

143. Crowe J.H., Crowe L.M., Carpenter J.F. & Wistrom C.A. Stabilization of dry phospholipid bilayers and proteins by sugars // Bochemical Journal. 1987. -242-P. 1-10.

144. Lide D. R. Handbook of Chemistry and Physics: A Ready-reference Book of Chemical and Physical Data. Boca Raton: CRC Press, 2006. - 2712 p.

145. Clarkson J.R., Cui Z.F. & Darton R.C. Effect of solution conditions on protein damage in foam // Biochemical Engineering Journal Journal. 2000. — 4 — P. 107-114.

146. Phillips L.G., Yang S.T., Schulman W. & Kinsella J.E. Effects of lysozyme, clupeine and sucrose on the foaming properties of whey protein isolate and P-lactoglobulin // Journal of Food Science. 1989. - 54 (3) - P. 743-747.

147. Singh D.G., Gagan W., Ali Abas W., Devinder K. & Singh S. D. Characterisation and functional properties of proteins of some Indian chickpea (Cicer arietinum) cultivars // Journal of Agricultural and Food Chemistry. -2008.-88 (5)-P. 778-786.

148. Davis J.P. & Foegeding E.A. Foaming and interfacial properties of polymerized whey protein isolate // Journal of Food Science. 2004. - 69 (5) -P. C404-C410.

149. Hailing P.J. Protein-stabilized foams and emulsions // CRC Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 1981- 15 (2) - P. 155-203.

150. Zhu H.M. & Damodaran S. Proteose peptones and physical factors affect foaming properties of whey-protein isolate // Journal of Food Science. — 1994.-59(3)-P. 554-560.

151. Murray B.S. & Liang H.J. Enhancement of the foaming properties of protein dried in the presence of trehalose // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1999.-47 (12)-P. 4984-4991.236

152. Murray B.S. & Liang H.J. Evidence for conformation stabilization of p-lactoglobulin when dried with trehalose // Langmur. 2000. - 16 -P. 6061-6063.

153. Clarkson J.R., Cui Z.F. & Darton R.C. Effect of solution conditions on protein denaturation in foam // Biochemical Engineering Journal. 2000. - 4 — P. 107-114.

154. McClements D.J. Estimation of steric exclusion and differential interaction contributions to protein transfer free energies in aqueous cosolvent solutions // Food Hydrocolloids. 2001. - 15 - P. 355-363.

155. Mora-Gutierrez A., Kumosinski T.F. & Farrel H.M.Jr. Oxygen-17 nuclear magnetic resonance studies of bovine and caprine casein hydration and activity in deuterated sugar solutions // Journal of Agricultural and Food Chemistry. -1997.-45-P. 4545-4553.

156. Timasheff S.N. Control of protein stability and reactions by weakly interacting cosolvents: the simplicity of the complicated // Advances in Protein Chemistry. 1998.-51 -P. 355-432.

157. Saunders A.J., Davis-Searles P.R., Allen D.L., Pielak G.J. & Erie D.A. Osmolyte-induced changes in protein conformational equilibria // Biopolymers. 2000. - 53 - P. 293-307.

158. Ebel C., Eisenberg H. & Ghirlando R. Probing protein-sugar interactions // Biophysical Journal. 2000. - 78 - P. 385-393.

159. Timasheff S.N. Protein-solvent preferential interactions, protein hydratation and the modulation of biochemical reactions by solvent components // Proceedings of National Academy of Sciences USA. 2002. - 99 -P. 9721-9726.

160. Brands C.M.J. & van Boekel M.A.J.S. Reactions of monosaccharides during heating of sugar-casein systems: building of a reaction network model // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2001. - 49 - P. 4667 - 4675.

161. Дженкс В.П. Катализ в химии и энзимологии. Москва: Мир, 1972. -С. 254-273.

162. Carrett I.M., Stairs R.A. & Annet R.G. Thermal denaturation and coagulation of whey proteins: effect of sugars // Journal of Dairy Science. 1988. - 71 -P. 10-16.

163. Chinachoti P. & Steinberg M.P. Interaction of Sucrose with gelatin, egg albumin and gluten in freeze-dried mixtures as shown by water sorbtion // Journal of Food Science. 1988. - 53 - P. 932-934.

164. Chinachoti P. & Steinberg M.P. Moisture hysteresis is due to amorphous sugar// Journal of Food Science. 1986.-51 (2)-P. 453-455.

165. Allison S.D., Chang В., Randolph T.W. & Carpenter J.F. Hydrogen bonding between sugar and protein is responsible for inhibition of dehydration-induced protein unfolding // Archives of biochemistry and Biophysics. 1999. - 365 -P. 289-298.

166. Oasba P.K. Involvement of sugars in protein-protein interactions // Carbohydrate Polymers. 2000. - 41 - P. 293-309.

167. Tzanis S.T. & Prestrelski S.J. Moisture effect on protein-excipient interactions in spray-dried powders. Nature of destabilizing effect of sucrose // Journal of Pharmaceutical Sciences. 1999. - 88 (3) - P. 360-370.

168. Lopez-Diez E.C. & Bone S. An investigation of the water-binding properties of protein + sugar systems // Physics in Medicine and Biology. 2000. - 45 -P. 3577-3588.

169. Turgeon S.L., Beaulieu M., Schmitt C. & Sanchez C. Protein-polysaccharide interactions: phase-ordering kinetics, thermodynamic and structural aspects // Current Opinion in Colloid and Interface Science. 2003. - 8 - P. 401-414.

170. Doublier J.L., Gamier C., Renard D. & Sanchez C. Protein-polysaccharide interactions // Current Opinion in Colloid & Interface. 2000. - 5 — P. 202-214.

171. De Kruif, C.G., Weinbreck F. & de Vries R. Complex coacervation of proteins and anionic polysaccharides // Current Opinion in Colloid & Interface. -2004. P. 340-349.

172. Galazka V. B., Smith D., Ledward D. A. & E.Dickinson. Complexes of bovine serum albumin with sulphated polysaccharides: effects of pH, ionic strength and high pressure treatment aspects // Food Chemistry. 1999. - 64 (3) -P. 303-316.

173. Matia-Merino L., Lau K. & Dickinson E. Effects of low-methoxyl amidated pectin and ionic calcium on rheology and microstructure of acid-induced sodium caseinate gels // Food Hydrocolloids. 2004. - 18(2) - P. 271-281.

174. Ledward D.A. 1979. Protein-polysaccharide interactions // Blanshard J.M.V. & Mitchell J.R. (Eds.). Polysaccharides in Food. London : Butterworths; 1979.-P. 205-217.

175. Galazka V.B., Ledward D.A, Sumner I.G. & Dickinson E. Influence of high pressure on bovine serum albumin and its complex with dextran sulfate // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1997. - 45 - P. 3465-3471.

176. Plashina I.G., Mrachkovskaya T.A. & Danilenko N. Complex formation of Faba Bean legumin with chitosan // Dickinson E. & Mitchel R. (Eds.). Food Colloids: Fundamental of Formulation. Cambrige: Royal Society of Chemistry, 2001. - P. 293-303.

177. Dickinson E. Mixed biopolymers at interfaces // Harding S. E., Hill S. E. & Mitchell J. R. (Eds.). Biopolymer Mixtures, 1995. P. 349.

178. Ganzevles R., Zinoviadou K., van Vliet T., Cohen Stuart M.A. & de Jong H.H.J. Modulating surface rheology by electrostatic protein/polysaccharide interactions // Langmuir. 2006. - 22 - P. 10089-10096.

179. Giirard M., Sanchez C., Laneuville S.I., Turgeon S.L. & Gauthier S.F. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2004. - 35 - P. 15-22.

180. Gu Y.S., Decker A.E. & McClements D.J. Production and characterization of oil-in-water emulsions containing droplets stabilized by multilayer membranes consisting of beta-lactoglobulin, iota-carrageenan and gelatin // Langmuir. -2005.-21 P. 5752-5760.

181. McClements D.J. Theoretical analysis of factors affecting the formation and stability of multilayered colloidal dispersions // Langmuir. 2005. - 21 -P. 9777- 9785.

182. Jourdian J., Leser M.E., Schmitt M., Michel M. & Dickinson E. // Food Hydrocolloids. 2008. - 22 - P. 267.

183. Jourdian J., Leser M.E., Schmitt M. & Dickinson E. // Williams P.A. & Phillips G.O. (Eds.). Gums and Stabilizers for the Food Industry 14. — Cambrige: Royal Society of Chemistry, 2008. - in press.

184. Heeney L. The influence of biopolymers on emulsion stability // M. Phil. Thesis. University of Leeds, Leeds, UK. 1994.

185. Vincent B., Edwards J., Emmett S., & Croot R. Phase separation in dispersions of weakly-interacting particles in solutions of non-adsorbing polymer // Colloids and Surfaces. 1987. - 31 - P. 267-298.

186. Cao Y., Dickinson E. & Wedlock D J. Creaming and flocculation in emulsions containing polysaccharide // Food Hydrocolloids. — 1990. 4 - P. 185-195.

187. Cao Y., Dickinson E. & Wedlock D.J. Influence of polysaccharides on the creaming of casein-stabilized emulsions // Food Hydrocolloids. 1991. -5 (5) - P. 443-454.

188. Dickinson E. Properties of emulsions stabilized with milk proteins: overview of some recent developments // Journal of Dairy Science. 1997. - 80 -P. 2607-2619.

189. Napper D.H. Polymeric stabilization of colloidal dispersions. London: Academic Press, 1983. - 267 p.

190. Vincent B., Edwards J., Emmett S. & Jones A. Depletion flocculation in dispersions of sterically stabilized particles ("soft spheres") // Colloids and Surfaces. 1986. - 18 - P. 61-67.

191. Asakura S. and Oosawa F. On interaction between two bodies immersed in a solution of macromolecules // Journal of Chemical physics. 1954. - 22 -P. 1255-1256.

192. Mao Y., Cates M.E. & Lekkerkerker H.N.W. Depletion force in colloidal systems //Physica A. 1995. -222 - P. 10-24.

193. Dickinson E. Aggregation processes, particle interactions and colloidal structure // Dickinson E. & Bergenstahl B. (Eds.). Food Colloids. Protein, Lipids and Polysaccharides. Cambridge: The Royal Society of Chemistry, 1997.-P. 107- 126.

194. Dickinson E., Golding M. & Povey M.J.W. Creaming and flocculation of oil-in-water emulsions containing sodium caseinate // Journal of Colloid and Interface Science. 1997. - 185 - P. 515-529.

195. Murray B.S., Dickinson E., Gransard C. & Sodeberg I. Effect of thickeners on the coalescence of protein-stabilized air bubbles undergoing a pressure drop // Food Hydrocolloids. 2006. - 20 - P. 114-123.

196. Loren N. & Hermansson A.-M. Phase separation and gel formation in kinetically trapped gelatin/maltodextrin gels // Journal of Biological Macromolecules. 2000. - 27(4) - P. 249-262.

197. Loren N., Aiskar A. & Hermansson A.-M. Structure evolution during gelation at later stages of spinodal decomposition in gelatin/maltodextrin mixtures // Macromolecules. 2001. - 34 - P. 8117-8128.

198. Norton I.T. & Friyh W.J. Microstructure design in mixed biopolymer composities // Food Hydrocolloids. 2001. - 15 - P. 543-553.

199. Loren N. & Hermansson A.-M. Structure evolution during phase separation and gelation of biopolymer mixtures // Dickinson E. & van Vliet T. (Eds.). Food Colloids, bipolymers and Materials. Cambridge: The Royal Society of Chemistry, 2003. - P. 298-308.

200. Syrbe A. Polymer incompatibility in aqueous protein and polysaccharide solutions: phase separation phenomena and microgel particle formation // Ph.D. Dissertation from Technical München University. Düsseldorf: VDI Verlag GmbH, 1998.

201. Morris V.J. Mixed gels // Phillips G.O., Wedlock D.J. & Williams P.A. (Eds.). Gums and Stabilizers for the Food Industry 3. - London: Elsevier Applied Science Publishers, 1986. - P. 87-99.

202. Morris V.J. Weak and strong polysaccharide gels // Dickinson E. (Ed.). Food Polymers, Gels and Colloids. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 1991.- P. 310.

203. Ji S., Corredig M. & Goff H.D. Production and functional properties of micellar casein / A:-carrageenan aggregates // International Dairy Journal. -2008.-18-P. 64-71.

204. Dickinson E. Hydrocolloids at interfaces and the influence on the properties of dispersed systems // Food Hydrocolloids. 2003. - 17 - P. 25-39.

205. Akhtar M. & Dickinson E. Whey protein-maltodextrin conjugates as emulsifying agents: An alternative to gum Arabic // Food Hydrocolloids. -2007.-21 (4)-P. 607-616.

206. Ray A.K., Bird P.B., Iacobucci G.A. & Clark B.C. Functionality of gum arabic: Fractionation, characterization and evaluation of gum fractions in citrus oil emulsions and model beverages // Food Hydrocolloids. 1995. - 9 -P. 123-131.

207. McDaniel M.R. & Chan N. Masking of soy protein flavor by tomato sauce // Journal of Food Science. 1988. - 53 (1) - P. 93-96.

208. Dumont J.P. & Land D.G. Binding of diacetil by pea proteins // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1986. - 34. - P. 1041-1045.

209. Pattee H.E., Salunkhe D.K., Sathe S.K. & Reddy N.R. Legume lipids // Critical Review of Food Science and Nutrition. 1982. - 17(2) - P. 97-139.

210. Langourieux S. & Crouzet T. Study of aroma compounds polysaccharides interactions by dynamic exponential dilution // Food Science and Technology Lebensmittel -Wissenschaft & Technologie. 1994. - 27 (6) - P. 544-549.

211. Nuessli J., Sigg B., Conde-Petit B. & Escher F.E. Characterization of amylose flavor complexes by DSC and X-Ray-diffraction // Food Hydrocolloids. -1997.-11 (1)-P. 27-34.

212. Godshall M.A. & Solms J. Flavor and sweetener interactions with starch // Food Technology. 1992.-46-P. 140-145.

213. Cayot N., Taisant C. & Voilley A. Release and perception of isoamyl acetate from a starch-based food matrix // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1998. - 46 (8) - P. 3201-3206.

214. Попело И.А., Сучков В.В., Гринберг В.Я, Толстогузов В.Б. Выделение и очистка 11S глобулинов из семян кормовых бобов и гороха. // Прикладная биохимия и микробиология. 1988. - 24 № 1 - С. 50-55.

215. Law А. & Leaver J. (Hannah Research Institute, Ayr, Ayrshire KA6 5HL, GB). Method of extracting casein fractions from milk and caseinates and production of novel products // Patent W0/2003/003847 (International Application No PCT/GB2002/003098)

216. Maubois J.-L. Fractionation of milk proteins // Proceedings of the 25th International Dairy Congress. 1998. - P. 74-86.

217. Plashchina I.G., Semenova M.G., Braudo E.E. & Tolstoguzov V.B. Structural studies of the solutions of anionic polysaccharides. 4. Study of pectin solutions by light scattering // Carbohydrate Polymers. 1985. - 5 - P. 159-179.

218. Dickinson E. & Tanai S. Protein displacement from the emulsion droplet surface by oil-soluble and water-soluble surfactants // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1992.-40-P. 179-183.

219. Gernall A.B., Bardavil C.I. & David M.M. Determination of serum proteins by means of the biuret reaction // Journal of Biological Chemistry. 1949. - 177 — P. 751-766.

220. Dubois M., Gilles K.M., Hamilton J.K., Rebers P.A. & Smith F. Colorimetric method for determination of sugars and related substances // Analytical Chemistry. 1956.-28-P. 350-356.

221. Huglin M. B. Specific refractive increments // Huglin M. B. (Ed.) Light scattering from polymer solutions. London: Academic Press, 1972. -P. 165-332.

222. Поляков В.И. Термодинамическая совместимость белков в растворе: Дис. . канд. хим. наук. Москва, 1987. 167с.

223. Polyakov V.I., Grinberg V.Ya. & V.B. Tolstoguzov. Application of phase volume ratio method for determining of phase diagram of water — casein soy• bean globulin system // Polymer Bulletin. 1980. - 2 - P. 757-760.

224. Polyakov V.I., Kireyeva O.K., Grinberg V.Ya. & Tolstoguzov V.B. // Thermodynamic compatibility of proteins in aqueous media. Part I. Phasediagrams of some water-protein A- protein В systems // Die Nahrung. 1985. -29 №2-P. 153-160.

225. Koningsveld R. & Staverman A.J. Liquid-liquid phase separation in multicomponent polymer solutions // Journal of Polymer Science, A-2. — 1968.-6-P. 305-366.

226. Эскин B.E. Рассеяние света растворами полимеров и свойства макромолекул. JL: Наука, 1986, 287 с.

227. Pike E.R., Pomeroy W.R.M. & Vaughan J.M. Measurement of Rayleigh ratio for several pure liquids using a laser and monitored photon counting // Journal of Chemical Physics. 1975.-62 (8)-P. 3188-3192.

228. Burchard W. Light scattering // Ross-Murphy S.B. (Ed.) Physical Techniques for the Study of Food Biopolymers. Glasgow: Blackie, 1994. - P. 151- 214.

229. Тенфорд Ч. Химия полимеров. M.: Химия, 1965. - 772 с.

230. Evans J.M. Manipulation of light scattering data // Huglin M.B. (Ed.). Light scattering from polymer solutions. London: Academic Press, 1972. -P. 89-164.

231. Kratochvil P. & Sudelof L.O. Interactions in polymer solutions // Acta Pharmaceutica Suecica. 1986. - 23 - P. 31-46.

232. Kratochvil P., Strakova D., Stejskal J. & Prochazka O. Light scattering characterization of thermodynamic interaction of polymers in dilute solution. Effect of experimental error and temperature // European Polymer Journal. — 1983.- 19 №3 -P. 189-193.

233. Yang J.T. An improvement in the graphic treatment of angular light scattering data // Journal of Polymer Science. 1957. - 26 - P. 305-310.

234. Wells I.D. The transformation of virial equations for polymer solutions between different concentration scales // Chemica Scripta. 1984. - 23 № 4 — P. 202-204.

235. Badley R.A., Atkinson D., Hauser H., Oldani D., Green J.P. & Stubbs J.B. The structure, physical and chemical properties of the soy bean protein glycinin // Biochimica et Biophysica Acta. 1975. - 412 - P. 214-228.

236. Coviello Т., Kajiwara K.5 Burchard W. Dentini M. & Crescenzi V. Static and dynamic light scattering from native and modified xanthans in dilute solution // Macromolecules. 1986. - 19 - P. 2826-2831.

237. Burchard W. // New aspects of polymer characterization by dynamic light-scattering// Chimia.- 1985.-39 (1)-P. 10-18.

238. Home D.S. Light scattering studies of colloidal stability and gelation // Dickinson E. (Ed.). New physico-chemical techniques for the characterization of complex food systems. Glasgow: Blackie, 1995. - P. 240-267.

239. Dawson R.M.C., Elliott D.C., Elliott W.H. & Jones K.M. Data for biochemical research (3rd edition). Oxford: Oxford University Press, 1986. - 496 p.

240. Gaines G.L. // Prigogine E. (Ed.) Insoluble monolayers at liquid gas interfaces. - New York: Wiley - Interscience, 1966. - P. 156-188.

241. Privalov P.L. & Khechinashvili N.N. A thermodynamic approach to the problem of stabilization of globular protein structure: a calorimetric study // Journal of Molecular Biology. 1974. - 86 - P. 665-684.

242. Release (ACS Symposium Series 763). - Oxford: Oxford University Press, 2000.-P. 260-273.

243. Scatchard G. The attraction of proteins for small molecules and ions // Annals of the New York Academy of Sciences. 1949. - 51 - P. 660-672.

244. Burgaud I., Dickinson E. & Nelson P.V. An improved improved highperformance homogenizer for making fine emulsions on a small scale // International Journal of Food Science and Technology. 1990. - 25 — P. 39-46.

245. Wierenga P.A., Kosters H., Egmond M.R.,Voragen A.G.J. & de Jongh H.HJ. Importance of physical vs. chemical interactions in surface shear rheology // Advances in Colloid and Interface Science. 2006. - 119 - P. 131 - 139.

246. Bos M.A, Stuart M.C. & van Vliet T. Stress- strain curves of adsorbed protein layers at the air/water interface measured with surface shear rheology // Langmuir. -2002. 18 - P. 1238- 1243.

247. Parsegian V.A., Rand R.P. & Rau D.C. Macromolecules and water: probing with osmotic stress // Methods in Enzymology. 1995. - 259 - P. 43-94.

248. Ismond M.A.H., Murray E.D. & Arntfield S.D. The role of noncovalent forces in micelle formation by vicilin from Vicia faba. III. The effect of urea, guanidine hydrochloride and sucrose on protein interactions // Food Chemistry.-1988.-29-P. 189-198.

249. Donovan J.W., Mapesc C.J., Davis J.G. & Garibaldi J.A. A differential scanning calorimetric study of the stability of egg white to heat denaturation // Journal of the Science of Food and Agriculture. 1975. - 26 (1) - P. 73-83.

250. Kato Y., Watanabe K. & Sato Y. Conformational Stability of Ovalbumin Reacted with Glucose in a Maillard Reaction // Agricultural and Biological Chemistry. -1983.-47 (8) P. 1925-1926.

251. Plashina I.G., Semenova M.G., Slovokhotov Yu.L., Struchkov Yu.T., Braudo E.E. & Tolstoguzov V.B. Studies of the interaction of Methanol with pectin in aqueous medium // Carbohydrate Polymers. 1983. - 6 (1) - P. 1-13.

252. Appelqvist I.A.M. & Debet M.R.M. Starch-biopolymer interactions a review // Food Reviews International. - 1997. - 13 (2) - P. 163-224.

253. Mercier J.D., Grosclaude F. & Ribadeau-Dumas B. Primary structure of bovine caseins. A review // Milchwissenschaft. 1972. - 27 - P. 402-408.

254. Chu B., Zhou Z., Wu G. & Farrell H. M. Laser light scattering of model casein solutions: effect of high temperature // Journal of Colloid and Interface Science.- 1995.- 170-P. 102-112.

255. Walstra P. & Jenness R. Casein micelles // Walstra P. & Jenness R. (Eds.) Daily Chemistry and Physics. New York: John Wiley and Sons, 1984. — P. 229-253.

256. Leman J. & Kinsella J.E. Surface activity, film formation and emulsifying properties of milk proteins // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. -1989.-28-P. 115-138.

257. Scorsch С., Clark A.H., Jones M.G. & Norton I.T. Behaviour of milk protein / polysaccharide systems in high sucrose // Colloids and Surfaces Interfaces B: Biointerfaces. 1999. - 12 - P. 317-329.

258. Mozersky S.M., Farrei H.M. & Barford R.A. The effects of sucrose and lactose on the sizes of casein micelles reconstituted from bovine caseins // Journal of Dairy Science. 1991. - 74 - P. 2382-2393.

259. Dewan R.K., Bloomfield V.A., Chudgar A. & Morr C.V. Viscosity and voluminosity of bovine milk casein micelles // Journal of Dairy Science. — 1973.-56 (6)-P. 699-705.

260. Antipova A.S., Semenova M.G. & Belyakova L.E. Effect of sucrose on the thermodynamic properties of ovalbumin and sodium caseinate in bulk solution and at air-water interface // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 1999. -12-P. 261-270.

261. Arakawa T. & Timasheff S.N. Stabilization of protein structure by sugars // Biochemistry. 1982. -21-P. 6536-6544.

262. Mathlouthi M. & Reiser-Cedus P. Sucrose: properties and applications. New York: Chapman & Hall, 1995. - 294 p.

263. Flink J.M. Structure and structure transitions in dried carbohydrate materials // Peleg M. & Bagley E.B. (Eds.). Physical Properties of Foods. Westport: AVI Publishing Co., 1983.-P. 473-521.

264. Альбертсон Пер-Оке. Разделение клеточных частиц и макромолекул. -Москва: Мир, 1974. 381 с.

265. Semenova M.G. & Savilova L.B. The role of biopolymer structure in interactions between unlike biopolymers in aqueous medium // Food Hydrocolloids. 1998.- 12-P. 65-75.

266. De Gennes P.G. Scaling concepts in polymer physics. — New York: Cornell University Press, 1979. P. 98-127.

267. Grinberg V.Ya. & Tolstoguzov V.B. Termodynamic incompatibility of proteins and polysaccharides in solutions // Food Hydrocolloids. 1997. -11 (2)-P. 145-158.

268. Polyakov V.I., Grinberg V.Ya. & Tolstoguzov V.B: Thermodynamic incompatibility of proteins // Food Hydrocolloids. 1997. - 11 (2) -P. 171-180.

269. Hsu C.C. & Prausnitz J.M. Thermodynamics of polymer compatibility in ternary systems // Macromolecules. 1974. - 7 (3) - P. 320-324

270. Zeman L. & Patterson D. Effect of the solvent on polymer incompatibility in solution // Macromolecules. 1972. - 5 (4) - P. 513-516.

271. Тагер А. Физикохимия полимеров. Москва: Химия, 1978. - 544 с.

272. Chandrasekaran R. & Radha A. Molecular architectures and functional properties of gellan gum and related polysaccharides. A Review // Trends in Food Science and Technology. 1995. - 6 - P. 143- 148.

273. Richardson P.H., Willmer J. & Foster T.J. Dilute solution properties of guar and locust bean gum in sucrose solutions // Food Hydrocolloids. 1998. - 12 — P. 339-348.

274. Scorsch C., Clark A.H., Jones M.G. & Norton I.T. Thermodynamic incompatibility and microstructure of milk protein / locust bean gum / sucrose systems // Food Hydrocolloids. 1999. - 13 - P. 89-99.

275. Wasserman L.A., Semenova M.G & Tsapkina E.N. Thermodynamic properties of the 11S globulin of Vicia Faba ovalbumin - aqueous solvent system: phase behaviour and light scattering // Food Hydrocolloids. - 1997. - 11 (3) — P. 327-337.

276. Pleitz P. & Damaschun G. // Studia Biophisica. 1986. - 116 - P. 153-173.

277. Семёнова М.Г. Термодинамическая совместимость глобулярных белков и полисахаридов в водной среде по данным светорассеяния: Дис. . канд. хим. наук. Москва. 1989. 252 с.

278. Edmond Е. & Ogston A. An approach to the study of phase separation in ternary aqueous systems // Biochemistry Journal. 1968. - 109 - P. 569-576.

279. Prigogin I. & Defey R. Chemical Thermodynamics. London: Longmans Green and Co., 1954. -509c.

280. Wadso I. Biothermodynamics and calorimetric methods // Pure and Applied Chemistry. 1983. - 55 - P. 515-528.

281. Yang P.H. & Rupley J.A. Protein-Water interactions. Heat capacity of the lysozyme-water system // Biochemistry. 1979. - 18 - P. 2654-2661.

282. Suurkuusk J. Specific heat measurements on lysozyme, chymotrypsinogen, and ovalbumin in aqueous solution and in solid state // Acta chemica Scandinavica. Series B: Organic chemistry and biochemistry. 1974. - 28 - P. 409-417.

283. Sabulal B. & Kishore N. Thermodynamics of the interactions of some chloro-substituted alcohols with hen egg-white lysozyme // Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. 1996. - P. 1905-1912.

284. Esher F.E., Nuessli J. & Conde-Petit B. Interaction of flavor compounds with starch in food processing // Roberts D.D. & Taylor A.J. (Eds.). Flavor Release. ACS Symposium Series 763. - Washington DC: American Chemical Society, 2000.-P. 230-245.

285. Nuessli J., Conde-Petit В., Trommsdorff U.R. & Esher F.E. Influence of starch flavour interactions on rheological properties of low concentration starch systems // Carbohydrate Polymers. 1995. - 28 - P. 167-170.

286. Guichard E. & Etievant P. Measurement of interactions between polysaccharides and flavour compounds by excluzion size chromatography; advantages and limits 11 Nahrung Food. 1998. - 42 (6) - P. 376-379.

287. Кантор 4. & Шиммел П. // Биофизическая химия: в 3-х томах. Москва: Мир, 1985. - т. 3, гл. 15-С. 6-40.

288. Derbshire E., Wright D.J. & Boulter D. Legumin and vicilin, storage proteins of legume seeds. Review. // Phytochemistry. 1976. - 15 - P. 3-24.

289. Вайнтрауб JI.A. // Овощные белки и их биосинтез (под ред. Кретовича В. Л.). Москва: Наука, 1975. - С. 142-152.

290. Rutschmann M.A. & Solms J. The formation of ternary inclusion complexes of starch with menthone and monostearate: a possible food model system // Lebensmittel Wissenschaft und Technologie-Food Science and Technology. — 1990.-23-P. 451-456.

291. Le Thanh M., Thibeaudeau P., Thibaut M.A. & Voilley A. Interactions between volatile and non-volatile compounds in the presence of water // Food Chemistry. 1992. - 43 - P. 129-135.

292. Dickinson E. Caseins in emulsions: interfacial properties and interactions // International Dairy Journal. 1999. - 9 - P. 305-312.

293. Dickinson E. & Semenova M.G. Emulsifying behaviour of protein in the presence of polysaccharide under conditions of thermodynamic incompatibility // Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. — 1992.-88-P. 849-854.

294. Dickinson E., Goller M.I. & Wedlock D.J. Osmotic Pressure, creaming, and rheology of emulsions containing nonionic polysaccharide //Journal of Colloid and Interface Science. 1995. - 172 - P. 192-202.

295. Dickinson E. Flocculation and competitive adsorbtion in mixed polymer systems: relevance to casein-stabilized emulsions // Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. 1997. - 93 - P. 2297-2301.

296. Dickinson E., Goller M.I., & Wedlock D.J. Creaming and rheology of emulsions containing polysaccharide and non-ionic or anionic surfactants // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 1993. -75 - P. 195 -201.

297. Walstra P. Emulsion stability // Becher P. (Ed.) Encyclopedia of emulsion technology. New York: Marcel and Dekker, 1996. - 4 - P. 197- 207.

298. Dickinson E. Structure and composition of adsorbed protein layers and the relationship to emulsion stability // Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. 1992. - 88 (20) - P. 2973-2983.

299. Dickinson E. & Euston S. Stability of food emulsions containing both protein and polysaccharide // Dickinson E. (Ed.) Food Polymers, Gels and Colloids. -Cambridge: Royal Society of Chemistry, 1991. P. 132-146.

300. Tadros Th.F. Fundamental principles of emulsion rheology and their applications // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 1994. - 91 - P. 39-55.

301. Dickinson E., Whyman R.H. & Dalgleish D.G. Colloidal properties oil-in-water food emulsions stabilized separately by asi-casein, p-casein and k-casein // Dickinson E. (Ed.). Food Emulsions and Foams. London: Royal Society of Chemistry, 1987.-P. 40-51.

302. Dickinson E. & Galazka V.B. Emulsion stabilization by ionic and covalent complexes of p-lactoglobulin with polysaccharides // Food Hydrocolloids. -1991.-5-P. 281-296.

303. Dickinson E., Ma J. & Povey M.J.W. Creaming of concentrated oil-in-water emulsions containing xanthan // Food Hydrocolloids. 1994. - 8 - P. 481-497.

304. Whitney R.M., Brunner J.R., Ebner K.E., Farrell H.M., Josephson R.V., Morr C.V. & Swaisgood H.E. Nomenclature of the proteins of cow's milk: fourth version // Journal of Dairy Science. 1976. - 59 - P. 795-815.

305. Dickinson E., Semenova M.G., & Antipova A.S. Salt stability of casein emulsions // Food Hydrocolloids. 1998. - 12 - P. 227-235.

306. Dickinson E. & Galazka V.B. Emulsion stabilization by protein-polysaccharide complexes // Phillips G.O., Wedlock D.J. & Williams P.A. (Eds.) Gums and stabilizers for food industry. Oxford: IRL Press, 1996. - 6 - P. 351-362.

307. Xiang Yu & Somasundaran P. Role of polymer conformation in interparticle -bridging dominated flocculation // Journal of Colloid and Interfacial Science. -177-P. 283-287.1. БЛАГОДАРНОСТИ

308. Огромная благодарность всем сотрудникам лаборатории Функциональных свойств биополимеров и, в особенности,

309. Беляковой Ларисе Ефимовне Анохиной Марии Сергеевне

310. Поликарпову Юрию Николаевичу и Цапкиной Елене Николаевнеза творческую и тёплую обстановку в коллективе, их дружеское отношение и добрую поддержку во всём.

311. Глубокая признательность Учёному секретарю ИБХФ РАН, к.х.н. Долгой Марине Михайловне и зав. лаб. Флэйворхимии ИБХФ РАН, д.х.н. Мишариной Тамаре Арсеньевне за доброе участие во всём, что было связано с подготовкой данной работы.

312. Искренняя благодарность сотрудникам группы пищевых коллоидов университета г. Лидс (Англия) Dickinson Е. и Murray В. за предоставленную возможность получить новые знания и опыт, работая в соавторстве с ними, и за их доброе отношение.