Wykład 4. Fizykochemia biopolimerów- wykład 4. Anna Ptaszek. 5 listopada Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

Transkrypt

1 Wykład 4 - wykład 4 Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego 5 listopada /30

2 Czym są biopolimery? To polimery pochodzenia naturalnego. Należą do nich polisacharydy i białka. 2/30

3 Polisacharydy Skrobia to mieszanina wielu polisacharydów. Do głównych jej składników należą liniowa amyloza i rozgałęziona amylopektyna. 3/30

4 Amyloza 4/30

5 Amylopektyna 5/30

6 Struktura granuli skrobiowej 6/30

7 Struktura granuli skrobiowej 7/30

8 Struktura granuli skrobiowej 8/30

9 Konformacje łańcuchów Budowa amylozy i amylopektyny 9/30

10 Konformacje łańcuchów Budowa amylozy 10/30

11 Konformacje łańcuchów Rekrystalizacja amylozy(retrogradacja) 11/30

12 Konformacje łańcuchów Budowa amylopektyny 12/30

13 Konsekwencje różnic w budowie niekompatybilność układpolimer1-polimer2-woda amyloza- amylopektyna- woda 13/30

14 Polisacharydy hydrokoloidy to m. in. polisacharydy tworzące w wodzie roztwory koloidalne. roztwór koloidalny to układ najczęściej dwufazowy. Rozmiary cząsteczek fazy rozproszonej mieszczą się w zakresie 1-200nm. Roztwory koloidalne sprawiają wrażenie jednorodnych. W przypadku makrocząsteczek, czyli cząsteczek o rozmiarach dużo większych w stosunku do rozpuszczalnika, pojedyncze łańcuchy mieszczą w wymaganym zakresie wymiarów. W tym przypadku mówimy o koloidach cząsteczkowych. Do tej grupy zaliczyć możemy większość omawianych. 14/30

15 ydrokoloidy hydrokoloidy pochodzenia roślinnego- polisacharydy to m. in. guma guar(e412), guma arabska(e414), karagen (E407), pektyny(e440). hydrokoloidy pochodzenia zwierzęcego- białka to m. in. żelatyna(e441) czy też białka serwatkowe. hydrokoloidy pochodzenia mikrobiologicznego- polisacharydy tom.in.gumaksantanowa(e415)igumagellan(e418). 15/30

16 Niekompatybilność amylopektyna- βlaktoglobulina- woda 16/30

17 Niekompatybilność amylopektyna- βlaktoglobulina- woda 17/30

18 Niekompatybilność- dlaczego? ddziaływania z cząsteczkami rozpuszczalnika i innymi składnikami decydują o konformacji biopolimeru i w konsekwencji o obrazie makroskopowym roztworu. Możemy zatem obserwować roztwór koloidalny (pseudo-jednorodny) albo separację faz czyli podział na dwie lub więcej faz bogatszych w wybrany składnik. 18/30

19 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Guma ksantanowa- polisacharyd jonowy C 2 C 2 n C 2 CC 3 C C C 2 C C 2 19/30

20 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Guma ksantanowa- polisacharyd jonowy helisa kłębek ogrzewanie 50 o C nie żeluje- tworzy strukturę pseudo-żelową 20/30

21 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Karagen- polisacharyd jonowy 3 S C 2 C 2 3 S n 21/30

22 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Karagen- polisacharyd jonowy- roztwór wodny żelowanie- obniżanie temperatury- zwiększenie uporządkowania 22/30

23 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Karagen- polisacharyd jonowy- roztwór wodny żelowanie- obniżanie temperatury- zwiększenie uporządkowania 23/30

24 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach guma guar- polisacharyd niejonowy- sieć splątań C 2 C 2 C 3 C 3 C 2 C 2 24/30

25 Parametry molekularne Średnia masa cząsteczkowa Ze względu na biologiczne pochodzenie, hydrokoloidy polisacharydowe charakteryzują się dużym rozrzutem długości łańcuchów. Z tego powodu nie używa się pojęcia masy molowej czy też masy cząsteczkowej. Dla wyznacza się doświadczalnie rozkład mas cząsteczkowych(długości łańcuchów) i w efekcie średnią masę cząsteczkową. M w średniawagowamasacząsteczkowa M n średnialiczbowamasacząsteczkowa 25/30

26 Rozkłady mas cząsteczkowych hydrokoloidy nieskrobiowe polisacharydowe GK GG CMC K j.u e+06 1e+07 1e+08 M, g mol -1 26/30

27 Rozkłady mas cząsteczkowych Amyloza 2 Amyloza Mw=35,2kg/mol 1.5 dw/d(log(m)) M 27/30

28 Rozkłady mas cząsteczkowych Skrobie Amylopektyna ziemniaczana Skrobia ziemniaczana Mw=3692kg/mol Mw=2471kg/mol dw/d(log(m)) M 28/30

29 Tabela: Parametry molekularne skrobi o różnej zawartości amylozy (AM). skrobia M w,kg/mol M n,kg/mol P d amyloza ziemniaczana 35,2 22,6 1,6 woskowa ziemniaczana ,8 ziemniaczana ,6 kukurydziana ,5 woskowa kukurydziana ,9 amyloskrobia ,5 10,3 29/30

30 Średnie masy cząsteczkowe Tabela: Parametry molekularne skrobi modyfikowanych. skrobia M w,kg/mol M n,kg/mol P d amyloskrobia fosforylowana ,5 11,7 acetylowana amyloskrobia ,7 12,3 amylopektyna fosforylowana ,4 acetylowana amylopektyna ,0 acetylowana ziemniaczana ,3 ziemniaczana fosforylowana ,6 30/30