Денатурация (сваривание и гидротермический распад) коллагена

Сваривание коллагена. Нативный коллаген нерастворим в воде, но набухает в ней. Он медленно переваривается пепсином и почти не переваривается трипсином и панкреатическим соком. При нагревании коллагена во влажном состоянии до 58—62°С он сваривается. Сваривание - это результат ослабления и разрыва части водородных связей, которые удерживают в трехмерной структуре полипептидные цепи. Эго происходит при усилении теплового колебания цепей, аналогично как при денатурации растворимых белков. В результате разрыва водородных связей изоточка коллагена смещается в сторону более высоких значений рН, а полипептидные цепи изгибаются и скручиваются. При этом между ними возникают новые водородные связи случайного характера. Сами волокна деформируются, укорачиваются и утолщаются. Кроме этого, при разрушении водородных связей поглощается тепло. При частичном восстановлении этих связей часть тепла может выделяться, хотя сваривание в целом явление необратимое. После сваривания перевариваемость коллагена увеличивается (с повышением температуры и длительности нагрева) в результате увеличения доступности его к действию протеаз.

При деформации волокон резко уменьшается длина волокон и не менее резко увеличивается толщина, что в общем делает объем волокон большим. При этом структура коллагеновых волокон как бы разрыхляется, становится более однородной, приобретает стекловидность, а водосвязы-вающая способность повышается.

В зависимости от природы коллагена температура его сваривания, т. е. температура, при которой происходит мгновенное и наибольшее укорочение его волокон, зависит от содержания в нем оксипролина, с увеличением его она повышается.

Соединительно-тканные образования, имеющие в своем составе коллаген, при сваривании также претерпевают изменения своей структуры.

Гидротермический распад коллагена (дезагрегация). Если продолжить нагрев коллагена, то разрываются солевые и водородные поперечные связи, удерживающие его полипептидные цепочки, и он дезагрегирует, образуя глютин. Однако наиболее прочные ковалентные связи при этом сохраняются. Поэтому молекула глютина состоит из 5—6 ковалентно-связанных полипептидных. Глютин набухает в воде, но в отличие от него при температуре 40°С и выше неограниченно растворяется в воде. При охлаждении растворы глютина застудневают. Глютин свободно доступен действию протеаз и, следовательно, хорошо переваривается.

Процесс превращения коллагена в глютин принято называть пептизацией. При дальнейшем нагревании глютина его полипептидные цепочки разрываются на более мелкие звенья различных размеров и строения — начинается гидролиз глютина. Получаемые при этом продукты распада принято называть глютозами и желатозами. Скорость образования глютина при температурах, близких к температуре сваривания коллагена, значительно превышает скорость его гидролиза. Поэтому при такой температуре дезагрегация коллагена идет с преимущественным образованием глютина, а с повышением ее скорость гидролиза возрастает и в продуктах распада все больше становится желатоз.

Соотношение высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений в числе продуктов распада коллагена — главный индикатор способности растворов этих веществ к студнеобразованию и желатинизации. В результате гидротермического распада коллагена получается продукт, способный давать быстрозастудневающие растворы с образованием продуктов, достаточно прочных и неплавящихся при 23-27°С. Этот продукт назван желатином. Он может образовывать студии при концентрации 1 - 1,5-%, а хорошо сохраняющие форму - 3 -5%.

В технологическом смысле сваривание коллагена имеет большое значение, поскольку этот процесс приводит мясо к кулинарной готовности. При этом повышается усвояемость продукта в целом.