Wykład 4 - wykład 4 Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego 5 listopada 2013 1/30
Czym są biopolimery? To polimery pochodzenia naturalnego. Należą do nich polisacharydy i białka. 2/30
Polisacharydy Skrobia to mieszanina wielu polisacharydów. Do głównych jej składników należą liniowa amyloza i rozgałęziona amylopektyna. 3/30
Amyloza 4/30
Amylopektyna 5/30
Struktura granuli skrobiowej 6/30
Struktura granuli skrobiowej http://polysac3db.cermav.cnrs.fr/home.html 7/30
Struktura granuli skrobiowej http://polysac3db.cermav.cnrs.fr/home.html 8/30
Konformacje łańcuchów Budowa amylozy i amylopektyny http://polysac3db.cermav.cnrs.fr/home.html 9/30
Konformacje łańcuchów Budowa amylozy http://polysac3db.cermav.cnrs.fr/home.html 10/30
Konformacje łańcuchów Rekrystalizacja amylozy(retrogradacja) 11/30
Konformacje łańcuchów Budowa amylopektyny http://polysac3db.cermav.cnrs.fr/home.html 12/30
Konsekwencje różnic w budowie niekompatybilność układpolimer1-polimer2-woda amyloza- amylopektyna- woda 13/30
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
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
Niekompatybilność amylopektyna- βlaktoglobulina- woda 16/30
Niekompatybilność amylopektyna- βlaktoglobulina- woda 17/30
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
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
Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Guma ksantanowa- polisacharyd jonowy helisa kłębek ogrzewanie 50 o C nie żeluje- tworzy strukturę pseudo-żelową 20/30
Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Karagen- polisacharyd jonowy 3 S C 2 C 2 3 S n 21/30
Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Karagen- polisacharyd jonowy- roztwór wodny żelowanie- obniżanie temperatury- zwiększenie uporządkowania 22/30
Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Karagen- polisacharyd jonowy- roztwór wodny żelowanie- obniżanie temperatury- zwiększenie uporządkowania 23/30
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
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
Rozkłady mas cząsteczkowych hydrokoloidy nieskrobiowe polisacharydowe 0.009 0.008 0.007 GK GG CMC K 0.006 j.u. 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0 100 1000 10000 100000 1e+06 1e+07 1e+08 M, g mol -1 26/30
Rozkłady mas cząsteczkowych Amyloza 2 Amyloza Mw=35,2kg/mol 1.5 dw/d(log(m)) 1 0.5 0 10 3 10 4 10 5 10 6 M 27/30
Rozkłady mas cząsteczkowych Skrobie 2 1.5 Amylopektyna ziemniaczana Skrobia ziemniaczana Mw=3692kg/mol Mw=2471kg/mol dw/d(log(m)) 1 0.5 0 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 M 28/30
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 3 692 601 9,8 ziemniaczana 2 471 233 10,6 kukurydziana 14 200 7 400 12,5 woskowa kukurydziana 35 710 18 653 1,9 amyloskrobia 345 33,5 10,3 29/30
Średnie masy cząsteczkowe Tabela: Parametry molekularne skrobi modyfikowanych. skrobia M w,kg/mol M n,kg/mol P d amyloskrobia fosforylowana 393 33,5 11,7 acetylowana amyloskrobia 428 34,7 12,3 amylopektyna fosforylowana 2 043 121 6,4 acetylowana amylopektyna 2 871 969 3,0 acetylowana ziemniaczana 977 79 12,3 ziemniaczana fosforylowana 2 470 233 10,6 30/30