А). Структурно-функциональные свойства полисахаридов
Способность образовывать кристаллические зоны.
В принципе, полисахариды должны быть растворимы, поскольку они состоят из гликозидных единиц (гексоз или пентоз), а каждая гликозидная единица имеет несколько точек для образования водородных связей.
Каждый гидроксильный водород или кислород может потенциально связывать молекулу воды, и таким образом каждая единица в цепи может быть полностью гидратирована, что должно было бы привести к растворимости всей молекулы. Но полисахариды не растворимы в воде, если доступ к воде ограничен. Одна линейная молекула целлюлозы может за счет водородных связей связываться с другой линейной молекулой, образуя кристаллическую структуру, при этом не остается мест связывания для образования в системе вода—целлюлоза водородных связей, и поэтому эти кристаллические области нерастворимы в воде и очень стабильны. Но аморфные, неструктурированные области являются высокогид-ратированными. Подобно в «спагетти-манере», делая взаимодействие между цепями невозможным.
Если единообразные линейные молекулы перенесены в раствор при нейтральном значении рН, то они могут взаимодействовать между собой таким образом, как при образовании кристаллических зон в целлюлозе, то есть вода будет исключена из зон связывания. Если температура недостаточна высока, чтобы растянуть сегменты цепей, то эти комбинированные сегменты могут расти, вовлекая соседние единицы других цепей в образование зон связывания. Со временем может возникнуть частица, которая достигает размера, при котором гравитационный эффект заставляет ее осаждаться. Процесс кристаллизации амилозных клейстеров называют ретроградацией крахмала. Процесс исключения воды, который сопровождает ретроградацию, называется синерезисом.
Способность образовывать гели.
В ряде случаев зоны взаимодействия не растут по размеру так, как описано выше, а остаются в виде сегментов только двух молекул. Новая зона взаимодействия одной из этих молекул с новой молекулой образуется совершенно в другом месте. Таким образом, каждая полисахаридная молекула будет участвовать в двух и более зонах соединения. Эти молекулярные ассоциации образуют трехмерную сетку с растворителем, в которой молекулы воды распределены везде. В результате образуется уникальная структура: вначале был раствор, затем образовался гель. Образование гелей, например, имеет место при быстром охлаждении концентрированных амилозных крахмальных клейстеров.
Сила геля зависит от силы зон связывания, которые держат всю структуру вместе. Если протяженность зон связывания небольшая, силы, удерживающие цепи соседних молекул, невелики, и молекулы могут разделиться под внешним давлением или при небольшом увеличении температуры – слабые гели, термически нестбильные. Если протяженность зон связывания велика, то силы, удерживающие цепи соседних молекул достаточны, чтобы противостоять воздействию температуры и внешнего давления - твердые, термостабильные. Силой гелей можно управлять контролируя зоны связывания, что очень важно для технологии многих пищевых продуктов.
Способность образовывать вязкие растворы
Разветвленные полисахариды (например, амилопектин) или гетеро-полигликаны, заряженные полисахариды не могут тесно располагаться друг к другу, поэтому и не могут формировать зоны связывания существенных размеров и силы, чтобы образовать гель. Такие молекулы просто образуют вязкие стабильные растворы.
Вязкость зависит: от размера, формы и заряда молекулы (длинные, линейные, ионизация за счет С=О групп - более вязкие), от присутствия полиэлектролитов (повышают вязкость), от природы посторонних примесей (сахара повышают, т.к. связвают воду водородными связями, соли снижают вязкость и силу геля).