Вестник МГТУ. 2015, №1.

Воронько Н.Г. и др. Взаимодействие желатины с хитозаном... УДК 544.77 Н.Г. Воронько, С.Р. Деркач, Н.И. Соколан Взаимодействие желатины с хитозаном: влияние концентрации полисахарида N.G. Voron'ko, S.R. Derkach, N.I. Sokolan Interaction of gelatin with chitosan: The influence of polysaccharide concentration Аннотация. Методами капиллярной вискозиметрии, УФ спектроскопии и дисперсии светорассеяния исследовано взаимодействие между желатиной и катионным полисахаридом хитозаном с образованием стехиометричных (био)полиэлектролитных комплексов в водной фазе, pH которой меньше изоэлектрической точки желатины. Водные дисперсии комплексов характеризуются увеличением размера частиц дисперсной фазы и, соответственно, относительной вязкости по сравнению с исходными золями отдельных компонентов - желатины и полисахарида. Обсуждаются модели и механизм формирования (био)полиэлектролитных комплексов в результате электростатических взаимодействий между положительно заряженными аминогруппами хитозана и отрицательно заряженными аминокислотными остатками (глутаминовой Glu и аспарагиновой Asp кислот) желатины. Abstract. The interaction of gelatin and cationic polysaccharide chitosan with stoichiometric (bio)polyelectrolyte complexes formation inside the aqueous phase which pH is less than the isoelectric point of gelatin has been studied by capillary viscosimetry, UV spectroscopy and dispersion of light scattering methods. The aqueous dispersions of complexes show increase in the particle size of disperse phase and accordingly the relative viscosity compared with sols of the individual components - gelatin and polysaccharide. The models and mechanism of (bio)polyelectrolyte complexes formation have been discussed. The formation takes place due to the electrostatic interactions between the positive charged amino groups of chitosan and negative charged aminoacid’s residues (glutamic Glu and aspartic Asp acids) of gelatin. Ключевые слова: желатина, полисахарид, хитозан, (био)полиэлектролитные комплексы, вязкость, спектры поглощения Key words: gelatin, polysaccharide, chitosan, (bio)polyelectrolyte complexes, viscosity, absorption spectra 1. Введение В последние годы в пищевой промышленности, биотехнологии и медицине наблюдается увеличение спроса на новые материалы на основе (био)полиэлектролитных комплексов (ПЭК) (Изумрудов, 2008; Gubbala, 2012). Подобные комплексы формируются из противоположно заряженных (комплементарных) биополимеров: белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот. Если соотношение между противоположно заряженными группами биополимеров в комплексе составляет 1:1, то ПЭК называют стехиометричными, в противном случае - нестехиометричными (Зезин, Кабанов, 1982; Kramarenko et al., 2006). Теоретические аспекты формирования, физико-химические свойства и направления практического использования полиэлектролитных комплексов, образованных как из природных, так и из синтетических полиэлектролитов достаточно подробно изложены, например в обзорах (Зезин, Кабанов, 1982; Изумрудов и др., 1991; Кабанов, 2005; Kramarenko et al., 2006; Изумрудов, 2008; Gubbala, 2012). Использование катионного полисахарида хитозана в качестве своеобразной "матрицы" для формирования (био)полиэлектролитных комплексов является перспективным с точки зрения рационального использования биоресурсов. Биологическим предшественником хитозана является целлюлозоподобный биополимер хитин. Хитин - это основа скелетной системы членистоногих и второй после целлюлозы по распространенности в природе полисахарид. Линейные цепи хитина состоят из связанных (1-4)-гликозидной связью хитобиозных единиц (остатки 2-дезокси-2-ацетамидо-Р-1Э-глюкана) (рис. 1а). В макромолекуле хитозана, в отличие от хитина, значительная часть хитобиозных единиц деацетилирована (рис. 16) (Быкова, Немцев, 2002; Muzzarelli, Muzzarelli, 2009). В кислой среде макромолекулы хитозана обладают высокой плотностью положительного заряда благодаря ионизации свободных аминогрупп. По этой причине в кислых растворах хитозана в присутствии отрицательно заряженных полиэлектролитов возникает самосборка (био)полиэлектролитных комплексов (Изумрудов, 2008; Изумрудов и др., 2011). Формирование и стабильность (био)ПЭК на основе хитозана 80