koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. predavanje fh.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički...
TRANSCRIPT
![Page 1: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/1.jpg)
Na prošlom času:
• Koloidi, definicija, poredjenje sa pravim rastvorima
• Klasifikacija koloida i primeri
• Osobine koloida
• Nastanak micele i dvostruki električni sloj
• Koagulcija i elektroforeza
• Dobijanje koloidnih sistema
Površinske pojave –koloidni sistemi
![Page 2: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/2.jpg)
Dobijanje koloidnih sistema-kako ne nastaju spontano, moraju se primeniti specijalni postupci.
- metode koje se baziraju na dispergovanju usitnjavanju krupnih čestica dotraţene veličine, u mlinovima ili u ultrazvuţnim kadama.
-Metode koje se baziraju na ukrupnjavanju sitnijih čestica kondenzaciji.
- Fizička kondenzacija se dogadja kada para prolazi kroz hladni rastvarač, čimenastaje liosol; na ovaj način nastaju, na primer, soli ţive u vodi, ili soli plemenitihmetala u organskim rastvaračima.
-Primeri hemijske kondenzacije su reakcije u kojima nastaju delimično rastvorna,odnosno, nerastvorna jedinjenja. Primeri:
AgNO3(aq) + KI(aq) KNO3(aq) + AgI(c)3Na2S2O3(aq) +H2SO4(aq) 3 Na2S4(aq) +4S(c)FeCl3(aq) + 3H2O 3HCl(aq) + Fe(OH)3(c)3Na2AsO3(aq) + H2S As2S3(c) + 6H2O2 H2S + O2 2H2O + 2S(c)
Na ovaj način nastaju uglavnom micelarni koloidi.
![Page 3: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/3.jpg)
Struktura micele
++++
++
+++++
+
Jezgro koloidne čestice
Površinsko naelektrisanje -adsorbovani joni
Kontra joni, vezani i slobodni.Region difuzionog sloja poseduje slobodne kontra jone (counterions)
---
- -
-
-
--
- -
- -
-
-
-
-
-
+
+
+
++
+
![Page 4: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/4.jpg)
Nastanak micela u čijem su sastavu organski molekuli
Treba objasniti:
1. Kako nastaju micele u čijem su sastavu organski molekuli
2. Stabilnost koloidnih sistema Primeri konkretnih poznatih koloidnih sistema
![Page 5: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/5.jpg)
Amfifatični (amphipathic) molekul sadrţi i hidrofobne i hidrofilne grupe.Hidrofobna grupa moţe da bude dugački ugljenični niz, tipa: CH3(CH2)n,4 < n < 16. Hidrofilna grupa moţe da bude iz jedne od sledećihkategorija:
1. Jonski molekuli:- Anjonski. Primeri su:
masne kiseline: RCO2-Na+;sulfati: RSO4-Na+;sulfonati: SO3-Na+.
- Katjonski. Primeri su: amini (NH3+)
2. Amfifilni (amphiphilic) molekuli – molekuli koji imaju polarne, u vodirastvorne grupe, povezane sa nepolarnim, u vodi nerastvornimugljovodoničnim nizom.Primer su fosfolipidi, jedan od glavnih sastojakabioloških membrana. Fosfolipidi izoluju ćelije od okruţujućeg medijuma.
3. Nejonski molekuli. Mali polimerni molekuli koji su ujedinjeni sa nekimhidrofobnim segmentom.
4. Blok kopolimeri
![Page 6: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/6.jpg)
Masna kiselina je karboksilna (organska) kiselina, često sa dugačkimalifatičnim lancem, zasićenim ili nezasićenim.
![Page 7: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/7.jpg)
Fosfolipidi su klasa lipida čiji su molekulinastali od 4 grupe: masnih kiselina, negativnonaelektrisane fosforne grupe, molekulaalkohola i C H lanca. Fosfolipidi kod kojihje taj lanac glicerolski nazivaju seglikofosfolipidima ili fosfogliceridima.
Postoji samo jedan tip fosfolipida sasfingozinom na mestu ugljovodoničnog niza
sfingomijelin. Fosfolipidi su glavnakomponenta bioloških membrana, zejedno saglikolipidima i holesterolom.
Zbog polarne prirode, glava fosfolipida je hidrofilna, dok su C H lancihidrofobni. U vodi, fosfolipidi formiraju dvosloj (bilayer) u kome su hidrofobnilanci jedan preko puta drugog, što omogućava formiranje membrane sahidrofilnim glavama koje su izvan membrane, u vodi.
Ovo im omogućava da spontano stvore lipozome, male sferne čestice koje sluţeda transportuju materijale u ţivim organizmima. Membrane su parcijalnopermeabilne, vrlo fleksibilne i omogućavaju prolaz proteina i fosfolipida.
![Page 8: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/10.jpg)
Makromolekularni koloidi nastaju od ogromnog brojakovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri,biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline),membrane, tkiva i vlakna ţivih organizama.
Micelarni koloidi nastaju specifičnim medjumolekulskiminterakcijama.
“Organske” micele nastaju od različitih dugolančanihmolekula u vodi; ti molekuli mogu biti masne kiseline, solimasnih kiselina, fosfolipidi ili neki slični molekuli.Nastanak micela kao uredjenih asocijacija dešava semedjusobnim dejstvom ovih molekula različitimmedjumolekulskim interakcijama.
![Page 11: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/11.jpg)
Molekuli koji formiraju micele moraju imati jedan izrazito polarankraj, (koji se naziva glava), i nepolaran drugi kraj (rep). Kada seovakav molekul nadje u vodi, nepolarni krajevi molekula se okrećujedni prema drugima, gradeći loptastu strukturu sa površinom nakojoj se nalaze polarne glave takvog molekula. Polarne glave nadaljeinteraguju sa molekulima vode iz rastvora.
Micelarni koloidi
glava
rep
![Page 12: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/12.jpg)
• Hidrofilni koloidi “vole” molekule vode.
• Molekuli koji ulaze u sastav ovakvih micela u vodi se organizujutako da svoj hidrofobni deo okrenu jedan prema drugom. Ako velikimakromolekuli treba da se formiraju u rastvoru, onda oni svojehidrofilne polarne grupe okreću prema rastvoru i na taj načininteraguju sa vodom.
Tipični hidrofilni koloidi sadrţepolarne grupe ( C-O, O-H, N-H ) ilije njihova površina naelektrisana.
Hidrofilni i hidrofobni koloidi
![Page 13: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/13.jpg)
• Da bi se hidrofobni koloidi formirali i postojali u vodenom rastvoru moraju biti stabilisani. Najčešće, stabilne hidrofobne koloidne micele u vodenom rastvoru nastaju tako što se odmah po formiranju micele dešava adsorpcija supstance koja menja hidrofobnu površinu u hidrofilnu.
• Adsorpcija je proces vezivanja jona, molekula ili atoma koji se nalaze u jednoj fazi za graničnu površinu druge faze.
Ako se joni adsorbuju na površini micele koloida, ona postajehidrofilna i stabilna je u vodi kao i svaki drugi jon koji je okruţenmolekulima vode.
![Page 14: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/14.jpg)
++
+
++
+
++
+
++
+
---
- -
-
-
-
-
- -
- -
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
++
+
++
+
++
+
++
+
---
- -
-
-
-
-
- -
- -
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
odbijanje
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
-
--
- -
-
-
-
-
--
- -
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
-
--
-
-
-
-
--
- -
-
--
-
+
+
+
U odredjenim uslovima, koloidne čestice u disperznoj sredini mogu dainteraguju medjusobno, “lepe” se jedna na drugi formirajući agregate kojiimaju veće dimenzije. Tako nagradjeni agregati se zatim mogu pod uticajemgravitacije taloţiti.
Inicijalno napravljen agregat se nazivaFLOKULA, a proces formiranja većihčestica se označava kao flokulacija.Povratni, reverzibilni proces flokulaciji jedeflokulacija.
![Page 15: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/15.jpg)
Ako agregati pri formiranju većih čestica povećavaju svoju gustinu, kaţe se da je došlo do koagulacije. Koagulacija je nepovratan (ireverziblini) proces. Jednom koagulisan koloidni rastvor se ne moţe vratiti u prvobitno stanje.
![Page 16: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/16.jpg)
1.Veličina čestica disperzne faze
2.Viskoznosti disperzione sredine
3.Koncentracije disperzne faze
4.Razlike u gustinama disperzne faze i disperzne sredine
5.Prisustva drugih supstanci u sistemu, jona ili molekula
STABILNOST KOLOIDA MOŢE BITI ELEKTROSTATIČKA I STERNA
Stabilnost koloida zavisi od:
![Page 17: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/17.jpg)
Kada se dve čestice istoimenog naelektrisanja nadju blizu jednadrugoj one će se odbijati. Odbojne elektrostatičke sile izmedjunaelektrisanih koloidnih čestica stabilišu sistem. Stabilizacijakoloidnih sistema potiče od jona koji se nalaze na površini micele.
ELEKTROSTATIČKA STABILNOSTMEHANIZMI STABILNOSTI KOLOIDA
++++
++
++
+++
+
---
- -
-
-
-
-
- -
- -
-
-
-
-
-
+
+
+
++
+
++++
++
++
+++
+
---
- -
-
-
-
-
- -
- -
-
-
-
-
-
+
+
+
++
+
odbijanje
U koloidnim sistemima se definiše ZETA POTENCIJAL, veličina koja odredjuje stabilnost koloidnog sistema.
![Page 18: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/18.jpg)
STERNA STABILNOST
Strena stabilnost postoji u onim slučajevima kad su dugolančanimolekuli adsorbovani na površini koloidnih čestica, što dovodi doodbijanja izmedju čestica.
![Page 19: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/19.jpg)
Lyophobiccolloid
Water soluble polymer
Lyophobiccolloid
Dakle, stabilnost nenaelektrisanih koloidnih čestica je sterne prirode.
![Page 20: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/22.jpg)
Prirodni koloidni sistemi
- su veoma sloţeni. U sastav njihovih čestica neretko ulazi više stotina pa i više hiljada hemijskih vrsta.
- njihova struktura se detaljno moţe ispitati samoprimenom više savremenih tehnika, a od posebne suvaţnosti posebne mikroskopije (kao što je scanningelektronska mikroskopija –SEM; zatim AFM i TEM).
- poznavanje strukture prirodnih koloidnih sistemaomogućava da se razume mehanizam na koji jepostignuta njihova stabilnost, a to omogućava da serazume
- na koji način se mogu dobiti veštački koloidni sistemi ikako se moţe postići njihova stabilnost.
![Page 23: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/23.jpg)
Mleko- uloga mleka je da hrani i omogućava imunološku zaštitu za mladuncesisara. Za čoveka je izvor hrane od preistorijskog doba. Mleko i medsu jedinstveni proizvodi čiji jedina uloga u prirodi da budu hrana.
- nutritivna vrednost mleka je velika. Ono se sastoji od preko 100000različitih molekulskih vrsta. Mnogi faktori utuču na nutritivnuvrednost mleka: ishrana, sezonske varijacije, geografsko poreklo.
Aproksimativni sastav mleka je:
1. 87.3% vode
2. 3.9% mlečnih masti (od 2.4 do 5.5%)
3. 8.8% komponenti koje nisu masnoće (opseg od 7.9 do 10.0%). Od toga:
• 3.25% proteina (od toga 3-4 kazeina)
• laktoze 4.6%
• minerali 0.65% - Ca, P, Mg, K, Na, Zn, Fe, Cu; u formi citrata, bikarbonata, sulfata...
• kiseline 0.18%
• enzimi – peroksidaze, katalaze, fosfataze, lipaze
• Gasovi – kiseonik, azot
• Vitamini – A,C,D, tiamin, riboflavin ...
![Page 24: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/24.jpg)
Koriste se sledeći termini:
• Plazma – mleko iz koga je uklonjena masnoća (obrano mleko)
• Serum – plazma iz koje su uklonjene kazeinske micele (ovo je surutka, koja sadrţi laktoglobuline, albumin i imunoglobuline)
• Solids-not-fat (SNF) – proteini, laktoza, minerali, kiseline, enzimi, vitamini
• Ukupne čvrste materije – masnoća + SNF
Mleko je rastvor laktoze, rastvornih proteina, minerala i drugih rastvornih supstanci.
Mleko je emulzija ulja u vodi, odnosno masnih globula u serumu.
Mleko se takodje moze shvatiti kao koloidna suspenzija:micele kazeina, globularni proteini i lipoproteini su velike čestice koje su “čvrste”.
![Page 25: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/25.jpg)
Hemija mleka je očigledno vrlo komplikovanahttp://foodsci.aps.uoguelph.ca/dairyedu/chem.html
4 - 10mm dia ( ca 3 1012 globules L-1)
![Page 26: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/26.jpg)
Elektron mikroskopski snimak homogenizovanog mleka (http://foodsci.aps.uoguelph.ca/dairyedu/chem.html#lipids3)
Kazeinske micele se adsorbuju na globulama masti
![Page 27: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/27.jpg)
Kazein - je najzastupljeniji protein u mleku.
- glavne prisutne frakcije su (s1), (s2), kazein i kapa kazein. Ovosu konjugovani proteini, uglavnom sa fosfatnom grupom koja je vaţnaza strukturu kazeinske micele.
- vaţna osobina je njihova mala rastvorljivost na pH 4.6.
- kazein ima fleksibilnu strukturu, što znači da ne gradi kristale.Razlog je u velikom broju prolinskih ostataka što sprečava stvaranjegusto pakovane uredjene sekundarne strukture. U kazeinu nemadisulfidnih veza.
- takodje, nedostatak tercijarne strukture je odgovoran za stabilnostkazeina na denaturaciju toplotom, jer zapravo ima vrlo malo veza kojebi tako mogle biti raskinute.
![Page 28: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/28.jpg)
•Najveći deo kazeina nalazi se u formi koloidnih čestica –koloidnih micela. Njihova biološka funkcija je da prenosevelike količine nerastvornog CaP mladuncu sisara. Poredkazeina, ove micele sadrţe Ca i fosfate, citrate, manjejone, lipaze i enzime mlečnog seruma, i sam mlečni serum.
•Kazeinske micele su vrlo porozne strukture, kojezauzimaju oko 4 ml/g i oko 6 - 12% ukupne zapreminemleka.
•Smatra se da se najpre formiraju sub-micele kojesadrţe 10 do 100 molekula kazeina; a zatim od njihnastaju velike micele kazeina. Smatra se takodje dapostoje dve vrste tih “podmicela” – sa i bez kapa kazeina.
![Page 29: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/29.jpg)
•“Podmicele” se sastoje od hidrofobnog jezgra koje jepokriveno hidrofilnim pokrivačem koji potiče odcaseinmacropeptida (CMP) kapa kazeina.•Taj hidrofilni deo molekula kapa kazeina (CMP) ponašase kao fleksibilni deo (“vlasi kose”) strukture kojiomogućava povezivanje podmicela.•Koloidni Ca fosfat (CCP) deluje kao “cement” kojivezuje stotine i čak hiljade podmicela u konačnukazeinsku micelu. Vezivanje moţe biti kovalentno ielektrostatičko.•U konačnoj strukturi kazeinske micele, podmicelebogate kapa kazeinom zauzimaju površinske pozicije, jersvojim hidrofilnim “vlasima” od makropeptidasprečavaju agregaciju micela sternim odbijanjem. Uunutrašnjosti micele su podmicele sa manjim sadrţajemkapa kazeina.
![Page 30: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/31.jpg)
Casein proteins
• contain serine -phosphate group esters
• structure - like denatured globular proteins
• stable to heat denaturation
• open structure exposes hydrophobic residues
leads to strong association of Caseins
formation of casein micelles
Casein micelles
• 50-300 nm particles
• 1015 micelles L-1
![Page 32: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/32.jpg)
Faktori od kojih potiče stabilnost micele:
• Ca2+. Uklanjanje kalcijuma dovodi do disocijacije kazeina, ali ne i dodezintegracije micele. Dodatak Ca dovodi do koagulacije.
• H veze – nisu zastupljene jer nema sekondarne strukture proteina, pa neutiču na stabilnost.
• Hidrofobne interakcije – kazein je jedan od najhidrofobnijih proteina i toima ulogu u stabilnosti micele. Hidrofobne interakcije se veomatemperaturski zavisne.
• Elektrostatičke interakcije – neke čestice unutar strukture interaguju naovaj način, ali to nije od velikog značaja.
• van der Waals interakcije nisu dovedene u vezu sa stabilnopšću kazeinskemicele.
• sterna stabilnost – sloj nastao od CMP “vlasi” je od bitnog značaja zastabilnost micele.
![Page 33: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/33.jpg)
Faktori koji utiču na stabilnost kazeinske micele:
• dodatak soli utiče na aktivnost Ca
• promena pH dovodi do rastvaranja Ca fosfata, sve dok na izoelektričnoj tački (pH = 4.6) sav Ca-fosfat postaje rastvoran i kezeinske micele se taloţe.
• na 4 C, kazein počinje da disosuje; na 0 C nema agregacije micela;zamrzavanje dovodi do nastanka crio-kazeina.
• grejanjem se dešava adsorpcija proteina surutke na kazeinskojmiceli; što menja njeno ponašanje.
• dehidratacija (na primer, etanolom) dovodi do agregacije micela.
![Page 34: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/34.jpg)
Faktori koji dovode do koagulacije kazeinske micele:
• Enzimi: Chymosin prekida odredjene veze u kapa kazeinu dovodeći dotoga da hidrofilni caseinmacropeptida (CMP) kapa kazeina postajerastovoran i odvaja se od podmicele. Zbog toga, nestaje hidrofilnizaštitni omotač a dodatni efekat je pad pH micela koagulira.
• dodatak kiselina – moţe da izazove promenu naelektrisanja sistema, ipad pH do izoelektrične tačke, gde se dešava koagulacija.
• toplota – na temperaturama iznad tačke ključanja, kazeinska micelaireverzibilno koagulira. Grejanjem se oslobadja CO2, nastaju organskekiseline, trikalcijum fosfat i kazein fosfat se taloţe uz oslobadjanjeH+ jona.
• ţeliranje starenjem – fenomen koji se dogadja kod sterilisanihmlečnih proizvoda, kao što je koncentrovano mleko. Posle par nedeljadešava se nagli porast viskoziteta i ireverzibilna agregacija kazeinskihmicela koje formiraju trodimenzionalnu mreţu. Mehanizam nije jasan.
![Page 35: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/35.jpg)
MLEKO U PRAHUMasnoća (ţute tačkica)
na proteinu (plavo ). Kapljice ulja <2 µm.
Mlečna čokolada se pravi od mleka u
prahu i pokazuje strukturu gde su
kapljice masnoće okružene proteinima,
Milk chocolate Dual-stained image
showing protein (green), fat (blue),
cocoa solids (red). and sugar crystals
(dark green/black). Sugar crystals
range from 5 - 25 µ(m.
Ovo su sloţeni više komponentni koloidni sistemi
![Page 36: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/36.jpg)
• Pitanje je kako će nastati kolodni sistem u kome je disperzna faza nepolarna supstanca kao što su masti u ulja u polarnoj disperznoj sredini kao što je voda, ili obrnuto.
• Nastanak emulzija omogućen je dodavanjem EMULGATORA,supstanci čiji molekuli pokazuju amfifilne osobine.
Emulzije
Natrijum starat ima dugi hidrofilni rep (CH3(CH2)16
-) i malu hidrofilnu glavu (-CO2
-Na+).
hidrofobno
hidrofilno
![Page 37: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/37.jpg)
• Ako se vodi dodaju molekuli kaošto je natrijum stearat;
• Hidrofobni rep će se adsorbovatiza kapljicu ulja, ostavljajućihidrofilnu glavu na površini.Hidrofilni deo je okrenut premamolekulima vode u rastvoru, pa ćesada
• Hidrofilna površina interagovati samolekulima vode u rastvoru i na tajnačin će se formirati stabilnačestica ulja u vodi.
Ulje
Emulgator je supstanca koja omogućava stvaranje emulzije.
Voda
![Page 38: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/38.jpg)
Emulzija je termodinamički nestabolni dvofazni sistem koji sesastoji od najmanje dve nemešljive tečnosti (od kojih je jednadispergovana u formi malih čestica ktoz drugu) i emulgatora.
Dispergovana tečnost naziva se još i unutrašnja ili diskontinualnafaza, dok je disperzni medijum poznat kao spoljašnja ili kontinualnafaza.
Kada ulja, parafini i/ili voskovi čine disperznu fazu, a voda jekontinualna faza (odnosno, disperzno sredstvo), sistem je emulzijatipa ulje-u-vodi emulzija (o/w). Ulje-u-vodi emulzija nastaje običnokada je vodena faza zastupljena 45% od ukupne teţine, i tada seprimenjuje hidrofilni emulgator.
Suprotno prethodnom slučaju, kada su voda ili vodeni rastvordispergovani u uljastom medijumu, sistem se naziva emulzija tipavoda-u-ulju (w/o). W/O emulzije uobičajeno imaju 45 teţinskih %vode, i liofilni emulgator se primenjuje da omogući nastanak istabilizaciju sistema.
![Page 39: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/39.jpg)
Dakle, emulzije su sistemi tečno/tečno sastavljene od dvenemešljive tečnosti, koje grade čestice = 10-100 mikrona.
Primeri: buter (w/o), margarin (w/o), majonez (o/w), prelivi zasalatu (o/w), mleko (o/w), sirevi(o/w)...
voda
Oil
OilOilOilOilOil
Oil
Oil
OilOilOil
Oil
Oil
Oil OilOil
Oil
OilOilOil
Oil
voda
voda
Oil Oil OilOilOil
voda
Oil
Agregacija
Ulje se razdvojilo od vode
Destabilizacija emulzija
Emulzije su termodinamički nestabilni sistemi
ulje
uljevoda
Voda
Voda ulje
ulje
![Page 40: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/40.jpg)
Emulgatori u hrani i ljudskom telu - tipičnipolarni lipidi koji se sreću u biološkimmembranama, ţumancetu, u prirodnim mastima iuljima su uglavnom već pomenuti glikofosfolipidi.Holesterol je jedna od takvih supstanci.
OH
OH
OH
R'' C
O
O CH
H2C
H2C O C
O
R'
O P
O
X
OH
R’, R”= lanac masne kiseline
X= -O-CH2CH2N+(CH3)3 Choline
X= O-CH2CH2N+H3 ethanolamine
X= O-CH2CH (COO-)N+H3 serine
![Page 41: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/41.jpg)
Poznati emulgator je holesterol,čiji molekul ima jednu polarnu OHgrupu vezanu za rigidni deomolekula sastavljen od prstenova ijedan kratki lanac.
Osim pomenutih primeraemulzija, u ovoj formi sečesto nalaze lekovi ikozmetički proizvodi.
![Page 42: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/42.jpg)
Lecitin iz jaja je emulgator u
• Majonezu
• za kolače i hleb
• čokoloadu
Alternativno se koristi lecitin dobijen iz soje
Alternativni emulgatori su različiti sintetički proizvodi
1. DATEMS DiAcetyl Tartaric acid Esters of MonoglycerideS
HC
H2C
CH2
OH
O C
O
CH2 CH3
O C
HCOCOCH3
HCOCOCH3
COOH
O
Masna kiselina
Hidrofilni deo
Koristi se za proizvodnju hleba, povećava zapreminu spečava mrvljenje
![Page 43: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/43.jpg)
2. Glycerol derivatives
monoglycerides
substituted monoglycerides
hydrophiles :lactic acid,tartaric acid, sucrose
3. Sorbitan esters of fatty acids
simply sugar substituted fatty acid ester
primer E433: H2C
CH
CH
CH
CH
O
CH2
O C
O
CH2
(CH2)10 CH3
Hn(H2C-H2C)O
O(CH2-CH2)nH
O(CH2-CH2)nH
Polyoxyethylene sorbitan monolaurate (polysorbate 20)
http://www.bryngollie.freeserve.co.uk/Enumbers.htmnb. ca 100 emulsifiers listed
![Page 44: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/44.jpg)
Buter = voda u uljanoj emulziji
Kapljica vode
Protein
ulje
Vodena faza (butermleko) se nalazi unutar malih kapljica
Šlag, i sladoled su slične strukture ali sadrţe u sebi imehuriće vazduha, imaju strukturu sloţene pene
Struktura sladoleda
![Page 45: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/45.jpg)
U sladoledu su dispergovane čestice čvrste faze, leda i
čestice gasa, vazduha, ostali dodaci su u manjim
koncentracijama dispergovani u ili po površini kristala leda.
Na mikroskopskom snimku su date četiri faze sladoleda; C,
plavo kristali leda, A mehurići vazduha, F kapljice masnoće,
i S, žuto faza koja nije smrznuta. Prosec mućenja sladoleda dovodi do
nastanka mehura 50-80 µm .
Polovina zapremine sladoleda su
mehuri vazduha. U samom procesu
hladjenja je veoma važno da
emulgovane masnoće budu takodje
dobro dispegovane, i da se tokom
hladjenja ne aglomerišu u veće
čestice. Na mikroskopskim snimcima
su pokazane kapljice ulja
dispergovane u sladoledu.
SLADOLED je koloidni sistem, pena sa vrlo složenim sastavom
Snimci sa Transmisionog elektronskog mikroskopa
pokazuju globule masnoće na kojima su crnim
tačkicama date čestice proteina.
![Page 46: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/46.jpg)
Kazeinske micele
u mleku
Kazeinske micele
formiraju lance u
jogurtu
Kazeinske micele
formiraju klastere u
mladom siru
Milk appears "empty" under an optical microscope because the major protein
(casein) is in the form of micelles, about 0.1 µm in diameter, i.e., below the
resolution power of the optical microscope. Milk products such as yogurt and
cheese originate through the coagulation of the casein micelles. Heating of
milk at >85°C alters the casein micelle surface. b-Lactoglobulin (as one of the
two major whey proteins) interacts with k-casein and the complex adheres to
the micellar surface where it prevents the micelles from indiscriminate
coagulation. Only short branched chains may be formed. The structure retains
all the liquid phase of milk in yogurt.
![Page 47: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/47.jpg)
![Page 48: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/48.jpg)
Microstructure of traditional
Cream cheese Fat globule
clusters (dark yellow) are
covered with protein (dark blue)
in the aqueous medium (light
yellow).
Microstructure of Cream cheese
made from high-fat cream and
acid-coagulated hot milk Fat
globules (brown) and the curd
(which shows the core-and-shell
ultrastructure of casein particles -
dark blue) are the major
ingredients dispersed in the
aqueous phase (yellow).
Cheddar cheese Dual stained
image showing continuous
protein phase (red) and fat
phase (blue).
SIREVI, kao koloidni sistemi
![Page 49: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/49.jpg)
IZDVAJANJE KOLOIDNIH
ČESTICA• Koloidne čestice zbog malih
dimenzija se nemogu izdvojiti
filtracijom
• Nakon koagulacije, pošto čestice
znatno povečaju svoje dimenzije
moguće ih je od disperzne sredine
razdvojiti
• Metode koagulacije se baziraju na
narušavanju odbojnih sila izmedju
koloidnih čestica, narušavanju
naelektrisanja ili sternih efekata.
• Dodatak elektrolita
• Zagrevanje
• Koloidne čestice se mogu odvojiti
elektroforezom i dijalizom.
![Page 50: koloidni sistemi - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · kovalentno vezanih atoma: sintetički polimeri, biomolekuli (belančevine, polisahadi, nukleinske kiseline), ... Hemija mleka](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022082210/5a9d87eb7f8b9a28388b5fed/html5/thumbnails/50.jpg)