Wykład 3. Termodynamika i kinetyka procesowa - wykład 2. Anna Ptaszek. 24 kwietnia Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

Transkrypt

1 Wykład 3 wykład 2 Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego 24 kwietnia / 1

2 Konformacje łańcuchów Budowa amylozy i amylopektyny 2 / 1

3 Konformacje łańcuchów Jak zachowuje się łańcuch biopolimeru w roztworze? Phys. Chem. Chem. Phys., 2012,14, DOI: /C2CP42454A 3 / 1

4 Konformacje łańcuchów 4 / 1

5 Konformacje łańcuchów Średni promień bezwładności R g średnia odległość poszczególnych segmentów łańcucha od środka ciężkości biopolimeru. Średni promień hydrodynamiczny R h to średni promień sfery, która porusza się po tej samej drodze co makrocząsteczka. 5 / 1

6 Struktura kłębka Jak zachowuje się łańcuch biopolimeru w roztworze? 6 / 1

7 Struktura kłębka Jak klasyfikuje się roztwory biopolimerów? rozcie czony stężony redniorozcie czony 7 / 1

8 Struktura kłębka Jak rodzaj rozpuszczalnika wpływa na konformację łańcuchów? Phys. Chem. Chem. Phys., 2012,14, DOI: /C2CP42454A 8 / 1

9 Struktury wstęgowe biopolimerów a żelowanie Zjawisko żelowania agregaty sferycznych cz steczek sie a cuchów wst gowych el fizyczny fragmenty krystaliczne el chemiczny wi zania kowalencyjne 9 / 1

10 Biopolimery hydrokoloidy to m. in. biopolimery 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 biopolimerów. 10 / 1

11 Konformacje łańcuchów Budowa amylozy 11 / 1

12 Konformacje łańcuchów Rekrystalizacja amylozy (retrogradacja) 12 / 1

13 Konformacje łańcuchów Budowa amylopektyny 13 / 1

14 Kleikowanie skrobi niekompatybilność amyloza - amylopektyna - woda ogrzewanie ch odzenie przechowywanie 14 / 1

15 Konsekwencje różnic w budowie niekompatybilność układ polimer 1 - polimer 2 - woda amyloza - amylopektyna - woda 15 / 1

16 Niekompatybilność - dlaczego? Oddziaływania biopolimerów 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. 16 / 1

17 Hydrokoloidy 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 to m. in. guma ksantanowa (E415) i guma gellan (E418). 17 / 1

18 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Guma ksantanowa - polisacharyd jonowy helisa kłębek ogrzewanie 50 o C nie żeluje - tworzy strukturę pseudo-żelową 18 / 1

19 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Guma ksantanowa - zmiana średniego promienia hydrodynamicznego 1 20 o C 30 o C znormalizowana intensywnosc rozkladu R h (40 o C) R h (30 o C) 10 pm 100 pm 1 nm 10nm 100nm 1 um 10 um R h um 19 / 1

20 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach guma guar - polisacharyd niejonowy - sieć splątań HO H CH 2 OH H O H OH H HO H O CH 2 OH HO O H H H H H HO O CH 3 CH H H 3 H H H O O O H O H H H OH HO H OH HO OH HO H OH HO H O H H O O H H O H H CH 2 OH H H CH 2 OH 20 / 1

21 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach guma guar - polisacharyd niejonowy o C 40 o C 1 znormalizowana intensywnosc rozkladu R h (30 o C) R h (40 o C) 0 10 pm 100 pm 1 nm 10nm 100nm 1 um 10 um R h 21 / 1

22 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Karagen - polisacharyd jonowy doi: /md / 1

23 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Żele alginianowe doi: /c3sm52285g 23 / 1

24 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Żelowanie pektyn 24 / 1

25 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Żel pektynowy 25 / 1