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).