Thermodynamische Aspekte der Verträglichkeit von Eiweißen und Polysacchariden in wäßrigen Medien 1. Mitt. Theoretische Vorstellungen über den Zerfall des Systems Wasser‐Eiweiß‐Polysaccharid in flüssige Phasen

Abstract

Institut fur elementorganische Verbindungen der Akademie der Wissenschaften der UdSSR (Direktor : Akademiemitglied A. N. NESMEJANOV) Thermodynamische Aspekte der Vertriiglichkeit von Eiwei6en und Polysacchariden in wiiSrigen Medien 1. M i t t . Theoretische Vorstellungen uber den Zerfall des Systems Wasser-EiweiO-Polysaccharid in flussige Phased Ju. A. ANTONOV, V. JA. GRINBERG und V. B. To~snx;uzov Es wurden die Hauptprinzipien des Zerfalls der Dreistoffsysteme Wasser-EiweiD-Polysharid in fliissige Phasen erortert und die Methodik zur Untersuchung der Bedingungen (pH, Ionenstiirke) fur die Bildung fliissiger Zweiphasensysteme, die alle EiweiBtypen (nach der OsBoRN-Klassifikation) und unterschiedliche saure und neutrale Polysaccharide enthalten, dargelegt. Die Produktion kiinstlicher Fleischprodukte stellt einen effektiven Weg zur Losung des EiweiDmangels in der Welt dar [l]. Bei der Herstellung dieser Produkte ist eines der kompliziertesten Probleme das der Formung deren faseriger Struktur. Von TOLS~X;UZOV u. a. I2-51 wurde eine Methode zur Herstellung von anisotropen, polymeren Gelen mit faseriger Makrostruktur entwickelt, wobei die Autoren von fliissigen, durch zwei thermodynamisch unvertragliche Polymere gebildeten Zweiphasensystemen (Emulsionen) ausgingen. Dieser Methode liegt der Effekt der Verformung von Tropfen der Dispersionsphase in der Stromung zugrunde. Diese Tropfen konnen die Form von Ellipsioden mit hohem Grad der Anisodiametrie einnehmen und sich in Str& mungsrichtung orientieren. An Modellsystemen wurde gezeigt [2], daD die anisotrope Struktur eines flieknden fliissigen Zweiphasensystems durch die ~berfiihrung einer der Phasen in den festen Zustand fmiert werden kann. Im Ergebnis konnen diinne Fasern und Gele von Kapillarstruktur erhalten werden. Die praktischen Hauptvorteile dieser Methode bestehen darin, daO sie wirtschaftlich und zur Verarbeitung der Mehrstoffsysteme verschiedener Zusammensetzung geeignet ist.Herstellung kiinstlicher Fleischprodukte war jedoch bis zur letzten Zeit unmoglich, weil die Angaben iiber die thermodynamische Unvertraglichkeit der EiweiDe mit anderen Biopolymeren aukrst begrenzt und widerspruchsvoll waren.Die ersten Angaben iiber die Unvertraglichkeit von Eiweikn und Polysacchariden stammen aus dem Jahre 1896. Sie wurden von BEIJWINCK [6] bei der Untersuchung des Systems Wasser-Gelatine-Agar und Wasser-Gelatine-losliche Stiirke erhalten. Bei Konzentrationen i i e 1 % entmischen sich diese Systeme in nvei fliissige Phasen unter vonviegender Trennung der Polymere. Ahnliche Erscheinungen beobachtete BOTSCHLI [7] bei der Untersuchung der Gemische waDriger Gelatinelosungen und autoklavierter Stiirke. OSTWALD

On the one‐phase state of aqueous protein‐uncharged polymer systems: Casein‐guar gum system

“…That the formation of weak complexes between protein and PS results in a singlephase state of these systems was shown previously. [22][23][24]28,52,53 The nature of the forces stabilizing these complexes is not known. Hydrogen bonding between chain segments belonging to polymer 1 and polymer 2 has been suggested to interpret the miscibility observed for a few polymer pairs in aqueous solvents, 5 but this hypothesis does not seem to be able to explain the effects of pH and ionic strength on the compatibility of casein-guar systems we have described.…”

“…21 Thermodynamic incompatibility between PSs and proteins shows itself only when the possibility of intermacromolecular complexes formation is excluded. [22][23][24] Although the majority of biopolymer mixtures show phase separation, those containing two linear anionic PSs remain single phase. The other systems, including mixtures of both charged and neutral PSs, as well as linear anionic PS-gelatin systems, were two-phase only at an ionic strength Ͼ0.09 -0.2.…”

Solubility of protein fibers obtained from casein solutions and liquid two‐phase water‐casein‐sodium alginate systems

“…Proteins and acidic carboxyl-containing polysaccharides are known to have a limited compatibility within a broad range of pH values [6,[8][9][10][19][20][21]. At relatively high protein concentrations ( 2 6 %,) and low concentrations of acidic carboxyl-containing polysaccharide ( N 0.3 %,) the systems are two-phase.…”

Interfacial tension of aqueous biopolymer mixtures close to the critical point

“…The caseinate at neutral pH is thus negatively charged, like alginate. Both biopolymers are well known, widely used in industry, and the thermodynamic behaviour of the ternary water-caseinate-alginate systems is known from literature [6,[25][26][27][28].…”