Свойства белков
Применение специальных методов изучения позволяет получить важные сведения о свойствах белков и их роли в технологических процессах мукомольного, крупяного, хлебопекарного и макаронного производства и направлять эти процессы в желательную для технолога сторону.
Подробное описание общепринятых методов изучения белковых веществ и соответствующей аппаратуры приведено в специальных руководствах.
Для характеристики белковых веществ в настоящее время используются следующие данные.
1. Аминокислотный состав белка, знание которого необходимо прежде всего для оценки питательности белков, содержащихся в пищевых продуктах.
2. Молекулярная масса, от величины которой в значительной степени зависят растворимость белка и его реологические свойства. Изменение молекулярной массы белков сопровождается изменением их реологических свойств, что нередко существенно влияет на поведение сырья или полуфабриката в технологическом процессе.
Для нахождения молекулярной массы белков применяют различные методы: определение скорости седиментации при ультрацентрифугировании, хроматография в тонком слое силикагеля, хроматография на колонках, содержащих гели декстрана или других полимеров. Существенные данные о молекулярной массе белков и других их свойствах могут быть получены методом электрофореза на бумаге, в крахмальном или полиакриламидном геле. Как и для всякого высокополимерного вещества, молекулярная масса белков представляет собой среднюю статистическую величину из молекулярных масс макромолекул различной степени полимеризации. Пользуясь перечисленными методами, можно разделить смесь белков, извлеченных каким-либо растворителем из зерна или муки, на отдельные компоненты, выделить каждый из них в чистом виде н охарактеризовать его свойства. Так, например, на рисунке 4 показана схема разделения белков пшеницы при электрофорезе в кислой среде (pH 3,2).
Белок, имеющий наибольшую молекулярную массу, — глютенин — не проникает в гель, оставаясь на старте, а более подвижный — глиадин — передвигается от линии старта на значительное расстояние.
Альбумины и глобулины, обладающие намного меньшей молекулярной массой, чем глиадин и глютенин, к моменту окончания электрофореза оказываются наиболее далеко от старта. На приведенной схеме глиадин представлен на электрофореграмме в виде одной широкой полосы. Изменяя условия электрофореза, можно обнаружить, что этот белок состоит из компонентов, различных по своей подвижности, о чем будет более подробно сказано далее.
Хроматографией в тонком слое силикагеля пользуются для определения молекулярной массы белков, сопоставляя скорость белков известной молекулярной массы со скоростью исследуемых белков. Конкретные примеры применения этого метода будут приведены при характеристике различных белков зерна злаков.
Многокомпонентность белков, находящихся в растворах, четко обнаруживается при хроматографии их па колонках с декстрановым или полиакриламидным гелем. В данном случае используются такие свойства этих гелей, как свойство «молекулярных сит», задерживающих в своих порах молекулы определенных размеров на более длительное время в процессе элюирования белкового раствора. При гельфильтрации с первыми порциями элюата выходят белки, размеры молекул которых превышают размеры пор геля, а затем, по мере продолжения элюирования, — молекулы все меньшего размера, задерживаемые гелем.
На рисунке 5 представлены результаты гельфильтрации экстрактов, полученных обработкой пшеничной муки смесью 0,1М уксусной кислоты, 3М мочевины и цетилтриметил-аммония. Пик I, обнаруживаемый при выходе до 85 мл элюата, соответствует глютенину — наиболее высокомолекулярному белку; пик II (от 85 до 145 мл элюата) — глиадину; пик III (145—180 мл элюата) соответствует альбуминам и, вероятно, глобулину; пик IV включает небелковые фракции, скорее всего полипептиды.
Между логарифмом молекулярной массы белка и объемом элюата, выходящего из колонки с гелем (в данном случае используют декстрановый гель Сефадекс Г-200), имеется линейная зависимость, на основе которой и может быть определена молекулярная масса разделяемых белков.
3. Характеристическая вязкость белковых растворов.
4. Удельный гидродинамический объем растворенных частиц белка.
5. Осевое соотношение растворенных частиц, характеризующее степень асимметричности молекул белка.