Лекция 9. Полимеры. Набухание и растворение полимеров. Студни.

Полимеры или высокомолекулярные соединения (ВМС). Полимерами называются вещества, моле-кулы которых состоят из сотен, тысяч и десятков тысяч атомов, с молекулярной массой от несколь-ких тысяч до нескольких миллионов. По происхождению полимеры подразделяют на природные и химические. К числу природных важнейших полимеров относятся белки (альбумин, желатин и пр.), жиры, углеводы (полисахариды- крахмал, целлюлоза, пектин, агар- агар и др). Глюкоза- основа многих углеводов (сахароза, лактоза, мальтоза, крахмал, гликоген и др.), образуется в зеленых частях растений при фотосинтезе 6СО2+6Н2О= С6Н12О6+ 6О2; содержится в крови челове-ка и млекопитающих (0, 01%), является источником энергии клетки.

Важнейшими процессами являются виды брожения глюкозы:

а) спиртовое брожение С6Н12О6= 2С2Н5ОН+ 2СО2 (используется при изготовлении теста, кваса, ви-на, спирта);

б)кисломолочное брожение, вызванное деятельностью кисломолочных бактерий, используется при приготовлении кисломолочных продуктов, квашения капусты: С6Н12О6= 2 СН3СН(ОН)СООН;

в) масляно - кислое брожение наблюдается при окислении, прогоркании масла, крахмала с образова-нием масляной кислоты, углекислого газа и водорода: С6Н12О6= С3Н7СООН+ 2СО2+2Н2. Сахароза относится к олигосахаридам, молекула её состоит из остатков молекул глюкозы и фрукто-зы, поэтому при химическом гидролизе в присутствии других веществ происходит разщепление мо-лекулы сахарозы на молекулы глюкозы и фруктозы, и эта смесь носит название инвертный сахар, а процесс – инверсия сахара. Крахмал- полисахарид, состоящий из большого количества остатков глюкозы. При приеме пищи под действием ферментов слюны и желудочного сока происходит рас-щепление крахмала на декстрины и даже глюкозу. Белки – полимеры, состоящие из остатков 20 аминокислот, 8 из которых считаются незаменимыми, т.е необходимы организму для жизнедеятельности, но им не вырабатываются, поэтому требуется обязательный ежедневный прием белковой пищи. Белки содержат мясные, рыбные, молочные, яич-ные продукты, а также плоды бобовых растений (горох, соя, чечевица, фасоль, бобы и пр.). Основные свойства белков: гидролиз и денатурацию широко используют в приготовлении пищи: переваривание и усвоение пищи, кулинарная обработка яиц, приготовление творога, сыра и т.д. Набухание полимеров. Процесс растворения полимеров, как указывалось, проходит через стадию их набухания. Внешне процесс набухания выражается в изменении объема и веса образца вследствие поглощения полимером растворителя. Набухание можно рассматривать как одностороннее смешение, т. е. только как проникание растворителя в полимер. Подвижность макромолекул слишком мала, а силы когезии велики, поэтому вначале макромолекулы полимера не переходят в растворитель. Молекулы растворителя, диффундируя в полимер, вначале заполняют в нем межмолекулярные пространства, а затем, по мере увеличения объема растворителя в полимере, начинают раздвигать макромолекулы. Скорость диффузии растворителя в полимер зависит от свойств растворителя и структуры полимера. С увеличением количества продиффундировавшего в полимер растворителя расстояние между макромолекулами постепенно возрастает, что приводит к пропорциональному увеличению размеров набухающего образца. Таким образом, набуханием называют проникание молекул растворителя между макромолекулами полимера, вследствие чего увеличиваются расстояния между отдельными сегментами, а затем и цепями полимера. Студни. Растворы полимеров и некоторых коллоидных систем способны при определенных условиях терять текучесть и застывать, образуя при этом студни. В студнях частицы дисперс-ной фазы связаны между собой в сетчатый каркас, а жидкая дисперсионная среда заключена между ними. Студни- это структурированная система со свойствами эластичных твердых тел.Студнеобразное состояние вещества можно рассматривать как промежуточное состояние между жидким и твердым состояниями. Студнями являются следующие пищевые продукты: хлеб, мясо, джем, желе, мармелад, кисель, творог, сыр, простокваша и пр. Студни получают методом застудневания растворов полимеров и методом набухания сухих полимеров в соот-ветствующих жидкостях. В кулинарии используют комбинированно оба метода. Свойства студней: сохраняют форму, обладают упругостью и эластичностью, при нагревании плавятся и это свойство многократно повторяется (тиксотропия), диффузия, синерезис (самопроиз-вольный процесс разделения студня на две фазы, сопровождающиеся изменением объема студня). Чаще процессы синерезиса в пищевой промышленности нежелательны: это черствение хлеба, отмокание мармелада, желе, карамели, фруктовых джемов. Примером положительного сине-резиса может служить отделение жидкости в производстве творога, созревания сыра.

Вопросы и задания для самоподготовки:

1. Что такое полимеры, на какие группы по происхождению их можно разделить?

2. Основные характеристики углеводов.

3. Основные характеристики белков.

4. Процессы набухания полимеров.

5. Студни, их сущность. Примеры пищевых студней.

6. Свойства студней. Синерезис, его роль в пищевой промышленности