Гелеобразующие полисахариды.

Рассмотрим механизм образования гелей с участием полисахаридов. В соответствии с природой контактных зон, которые удерживают вместе полимерные цепи в трёхмерной пространственной структуре идентифицировано три типа механизмов застудневания для случая обратимого образования полисахаридных гелей.

Первый механизм.

Существует класс полисахаридов, образующих гели при охлаждении горячих растворов с бифилярными, то есть двойными спиралями. В соответствии рисунку:

Несколько нерегулярные структуры делают невозможным существование протяжённых областей двойных спиралей и следовательно любая одиночная полимарная цепь взаимодействует более, чем с одним партнёром. Результатом является образование трёхмерной пространственной структуры.

В некоторых случаях сами двойные спирали проявляют заметную тенденцию агрегироваться в так называемые “сверхструктуры”. К полисахаридам с таким механизмом гелеобразования относятся агары и агароиды.

Второй механизм.

Некоторые полисахариды при застудневании образуют слоистые структуры, то есть несколько слоёв, например альгинаты и низкомолекулярные метоксипектины образуют гели при добавлении в раствор ионов .предполагается, что контактные зоны включают специфически связанные двухвалентные катионы Ca, которые связаны главным образом с цепями полигалактуроновой кислоты.

Модель контактных зон в альгинатных гелях:

Третий механизм.

Механизм образования мицеллярных структур( метилцеллобиоза, гидроксипропилцеллюлоза).

В этом случае гели образуются при нагревании холодных растворов и считается, что механизм их образования включает гидрофобное взаимодействие тех участков цепей целлюлозы, где заместители расположены наиболее часто. А относительно незамещённые(и гидрофильные части цепи) остаются при этом в растворе свободными. Исследования релаксации метода ЯРМ-спектроскопии проводилосьпреимущественно на гелях первого типа, то есть тех, которые включают бифилярные спирали.

Агароза может образовать гели при концентрации 0,5%. В данном случае роль воды определяет конформационные свойства данного полимера.

Определяющим фактором гидратационных своцств является относительная пространственная ориентация гидроксильных групп. Для третьего механизма роль воды при образовании геля состоит в осуществлении каталитической функции.

Взаимодействие воды с фосфолипидами.

Фосфолипиды- сложные липиды в состав которых входит остаток фосфорной кислоты.

Полярные липиды типа фосфолипидов имеют необходимую молекулярную массу равную 1000, но их химическое строение таково ,что они обладают сильновыраженной тенденцией ассоциироваться в достаточно большие макроскопические структуры: более 1 мкм.

Следствием такого разделения молекулы на полярные и неполярные части является то , что эти соединения обладают поверхностной активностью, то есть способностью ориентироваться на поверхности раздела фаз и понижать их поверхностное натяжение.

При добавлении воды полярные липиды набухают, вода проникает между двумя липидными слоями, гидратируя полярные группы молекул.

Мерой количества поглощенной воды служит увеличение толщины двойного слоя.

Силы межмолекулярного сцепления различаются в соответствии с полярностью двух фрагментов молекул.

В углеводных цепях действуют вандер- ваальсовы силы и гидрофобные силы, а в полярных группах преобладают силы дипольного и электростатического взаимодействия и водородные связи.

Гидротацию фосфолипидов можно сравнить с гидротацией моноглицеридов.

Оба эти класса липидов имеют большое значение для пищевой промышленности, где используется их свойство, как эмульгирующих агентов( эмульгирование жиров, улучшение свойств мякиша) укрепление теста, увеличение объёма хлеба.