Тепловые свойства водных кластеров в нативных и аморфных крахмалах

УДК 577.3

Вестник СПбГУ. Сер. 4. 2012. Вып. 2

Т. В. Белопольская, Г. И. Церетели, Н. А. Грунина, Л. О. Родригес Кастильо

ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ВОДНЫХ КЛАСТЕРОВ В НАТИВНЫХ И АМОРФНЫХ КРАХМАЛАХ

Введение. В течение нескольких последних десятилетий природа и свойства так называемой «связанной» воды в гидратированных биополимерах исследовались во многих работах различными экспериментальными методами, такими как дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК), ядерный магнитный резонанс (ЯМР), рентгено-структурный анализ (РСА) и инфракрасная (ИК) спектроскопия. В результате, несмотря на специфические особенности каждого из этих методов и терминологические предпочтения различных авторов, были сформулированы некоторые общие представления о существовании в биополимерах различных типов связанной воды. Наиболее полное изложение сложившихся и сохранившихся к настоящему моменту представлений о проблемах гидратной воды в биополимерах было сформулировано и представлено в монографии [1].

Считается, что первый гидратационный слой соответствует воде, наиболее сильно связанной с биополимером и обладающей наименьшей подвижностью. Её подвижность может быть охарактеризована значениями времени протонной релаксации или теплоёмкости воды ниже 0 С [2, 3]. В ДСК-исследованиях связанная вода проявляется как невымораживаемая вода. Впервые существование в биополимерах воды, которая не замерзает при охлаждении вплоть до температур жидкого гелия, было продемонстрировано методом адиабатической калориметрии [2]. В зависимости от используемого метода исследования количество обнаруживаемой сильно связанной воды в биополимере составляет 10-20 %.

При общем содержании воды в системе биополимер—вода, сопоставимом с собственной массой биополимера, появляется жидкая, или капельная, вода. Её свойства практически совпадают со свойствами объёмной воды. При содержании воды, промежуточном между этими случаями, в биополимерах проявляются свойства воды, отличающиеся от двух названных выше. Было обнаружено, что в биополимерах, содержащих лишь несколько процентов вымораживаемой воды, формируются малые водные кластеры, температура плавления которых ниже 0 С, причём температура плавления такой воды тем ниже, чем меньше её содержание в системе биополимер—вода [2, 4-7].

В отличие от калориметрических исследований теплового и дегидратационного разрушения нативных структур различных классов биополимеров, традиционно проводимых нами в течение последних 15 лет [8-14], настоящая работа посвящена изучению термодинамических свойств разных типов воды как таковой при изменении её содержания в системе биополимер—вода в широких пределах. До сих пор наше основное внимание было сосредоточено лишь на роли воды как природного пластификатора денатурированных биополимеров и неотъемлемого элемента структуры нативных биополимеров, термодинамические свойства которых существенно изменялись при их дегидратации. Однако при этом был также получен ряд интересных результатов, касающихся и процессов плавления вымораживаемой воды. В частности, обнаружено, что плавление вымораживаемой воды в нативных и денатурированных белках и ДНК имеет

© Т. В. Белопольская, Г.И.Церетели, Н. А. Грунина, Л. О. Родригес Кастильо, 2012

различия [8-10]. Недавно было показано, что в крахмалах плавление вымораживаемой воды для нативных и денатурированных образцов также происходит по-разному [14].

В качестве объектов исследования в работе выбраны крахмалы, которые интересны прежде всего тем, что в их состав в нативном состоянии, в отличие от других биополимеров, входят наномерные кристаллические структуры с разным содержанием кри-сталлогидратной воды. По сравнению с глобулярными белками и ДНК, являющимися молекулярно-диспергированными системами с абсолютно идентичными отдельными молекулами, крахмал, имея более простое химическое строение, обладает очень сложной надмолекулярной структурой в виде гранул, сформированных молекулами разного молекулярного веса. При этом гранулы крахмала содержат аморфную и кристаллическую фазы. В свою очередь, гранула может содержать в зависимости от природы крахмала разные типы кристаллической решётки, отличающиеся, в частности, количеством встроенной воды [15]. Кроме того, почти сферические гранулы крахмала (размер которых составляет от 1 до 100 мкм) содержат регулярно чередующиеся слои различной плотности [16]. Эти особенности структуры крахмала, на наш взгляд, должны были так или иначе найти отражение в плавлении различных типов воды в биополимерных системах.

Методика и материалы. Все измерения выполнены на дифференциальном сканирующем микрокалориметре ДСК-111 («Setaram», Франция), чувствительность которого составляет 3 • 10~5 Дж/с. Ошибка в определении теплоты плавления и абсолютных значений теплоёмкости в температурном диапазоне от —50 до 130 С не превышала 5 и 3 %, соответственно, при скорости нагревания 5 град/мин. Температура определялась с точностью до 0,2 С. В работе изучалась система крахмал—вода с различной степенью гидратации (от 15 до 85 %). Необходимая концентрация создавалась либо увлажнением образцов в парах воды (для 15 % < С*н2о < 25 %), либо простым добавлением воды (для CH2O > 25 %). Предварительно с помощью контрольных образцов определялась влажность крахмала при комнатной температуре путём высушивания при T = 105 С до постоянного веса. Для получения равномерной влажности образцы, помещённые в специальные стальные герметичные ампулы, выдерживались при комнатной температуре в течение 1-3 дней. Масса исследуемых образцов варьировалась от 50 до 100 мг. В работе исследовались картофельный крахмал фирмы «Aldrich» (США) и рисовый крахмал фирмы «Sigma» (США).

Результаты и обсуждение. В результате ДСК-исследований получены температурные зависимости теплоёмкости в области фазового перехода лёд—вода в крахмалах риса и картофеля, имеющих различные кристаллические решётки (А- и В-типов соответственно) в широком интервале степеней гидратации (15-85 %).

Плавление диспергированной и капельной воды в крахмалах А- и В-ти-пов. На рис. 1 представлены типичные термограммы в области фазового перехода воды, полученные для крахмалов типов А и В (рис и картофель, соответственно) в на-тивном и денатурированном состояниях в зависимости от содержания в них воды. Частично результаты для картофельного крахмала были приведены ранее в [14]. Как видно, термограммы «а» для обоих типов крахмалов представляют собой температурную зависимость абсолютных значений теплоёмкости, имеющих только невыморажи-ваемую воду, которая, как и в других биополимерах [2, 8-10], не плавится. Следует отметить, что для влажности 18 % теплоёмкости нативных и аморфных крахмалов в этой температурной области совпадают. Появление в системе крахмал—вода вымораживаемой воды отражается в виде кривых её плавления с соответствующими параметрами.

3,4' О

3,2 и а

3 о*

2,8

1,4

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

3,4 3,2

1,6 1,4 1,2 1

0,8 0,6 0,4 0,2

Т, °С

Т, °С

Рис. 1. Температурная зависимость теплоёмкости системы крахмал—вода в области фазового перехода лёд—вода для нативных (сплошная линия) и денатурированных (пунктирная линия) крахмалов риса (а) и картофеля (б) различной влажности, %:

а — 60

а

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

Рис. 2. Зависимость температуры плавления водных кластеров в нативных (1) и денатурированных (2) крахмалах риса (а) и картофеля (б) от концентрации воды

Температура плавления воды в нативных крахмалах картофеля и риса.

Температурное положение максимумов кривых плавления воды при увеличении её содержания в исследованных крахмалах (рис. 2) изменяется от —6 до +9 °С. В то же время хорошо известно, что температура плавления объёмной воды — 0 С.

Для объяснения приведённых результатов необходимо прежде всего напомнить об особенностях определения температуры в методах, использующих режим непрерывного нагревания. Истинное значение температуры плавления льда может быть получено лишь при очень медленном его нагревании, в то время как основная часть измерений в работе выполнена на скорости 5 град/мин. На рис. 3 приведены кривые плавления объёмных капель воды массой 7 мг при двух скоростях нагревания (1 и 5 град/мин). Отметим, что температурная шкала всех дифференциальных сканирующих калориметров калибруется так, что значение температуры плавления ре-перного вещества (как правило, чистых металлов) соответствует низкотемпературному краю наблюдаемой кривой плавления. В то же время положение максимума кривой плавления в методе ДСК, как и во всех методиках, использующих непрерывное нагревание, определяется совокупностью ряда тепловых свойств: теплопроводностью собственно калориметра (ячейки + ампулы или кюветы для исследуемого вещества), теплопроводностью исследуемого вещества, а также абсолютной величиной теплоты перехода. Для веществ с большой теплотой плавления, к которым относится лёд с Qm = 80 кал/г, вполне сопоставимой с теплотой плавления металлов, на получаемой кривой перехода сказывается ограниченная возможность ДСК быстрого подведения большого количества тепла к плавящейся системе. Как следствие, в этом случае возможна сильная зависимость положения максимума и полуширины кривых плавления от используемой скорости нагревания, имеющая приборный характер, что и продемонстрировано на рисунке для капель воды. Видно также, что приближение к теоретической кривой плавления в виде дельта-функции (практически реализуемой только при очень медленном нагревании) тем лучше, чем медленнее нагревание. Подчеркнём, что теплота плавления капельной воды от условий эксперимента в пределах ошибки не зависит.

С , кал/

р

50

1

40

30

20

10

0

10

Рис. 3. Кривые плавления воды при скоростях нагревания 1 град/мин (1) и 5 град/мин (2): масса воды 7,1 мг

В то же время при ДСК-исследовании переходов с теплотой 5-10 кал/г и широким интервалом температур 10 °С), как это имеет место, например, при плавлении частично кристаллических синтетических полимеров, денатурации биополимеров, а также желатинизации крахмалов, ни теплопроводность калориметра, ни теплопроводность исследуемого вещества и его масса практически не сказываются на форме и положении получаемых кривых плавления. Иными словами, в этом случае они отражают физическую природу исследуемых процессов, будь то распределение кристаллитов по температурам плавления или какие-либо процессы установления равновесия после плавления в исследуемом объекте [17]. Применительно к плавлению льда в случае низких концентраций воды можно сказать, что теплопроводность водных кластеров вследствие малости их размеров роли не играет, а форму кривой плавления воды определяет теплопроводность биополимера, которая достаточна, чтобы обеспечить быстрое подведение тепла, необходимого для плавления небольших количеств воды (в этой части эксперимента 5-10 мг вымораживаемой воды). Иными словами, получаемые при этом значения Тт не связаны с условиями нагревания.

Принимая во внимание все вышесказанное, можно считать, что полученное смещение максимумов кривых плавления воды выше 0 С (см. рис. 2) в основном связано с методикой измерения, поскольку наблюдается для систем с достаточно большим количеством вымораживаемой (свободной) воды и, как следствие, с большой теплотой перехода. При этом видно, что при увеличении концентрации воды Тт заметно растёт, а, начиная с 60 %, перестаёт расти. Последнее, как оказалось, связано с вынужденным уменьшением массы приготавливаемых образцов и, соответственно, количества свободной воды в них, которое было необходимо, чтобы избежать возможных искажений в регистрации больших сигналов (например, для б*н2о = 65 % при массе образца 115 мг масса свободной воды ~ 63 мг, в то же время для Сн2о =75 % при массе образца 45 мг её масса составляет ~ 31,5 мг, т. е. в 2 раза меньше). Таким образом, в целом можно считать, что значения Тт выше 0 С, полученные для плавления воды в исследуемых крахмалах, связаны с методикой измерения, а не с физической природой процесса плавления воды.

Этот вывод относится к абсолютным значениям наблюдаемых в этом случае температур плавления. Относительные же изменения температуры плавления воды для

одного и того же образца, например, до и после денатурации, могут, на наш взгляд, отражать физические процессы, обусловленные утратой нативной структуры крахмалов, независимо от массы плавящейся воды.

Что касается значений температур плавления воды в крахмалах, которые лежат ниже 0 С, полученных для образцов с малым количеством вымораживаемой воды и, как следствие, небольшой в этом случае теплотой перехода, то они соответствуют реальным температурам плавления воды в этих условиях и являются термодинамической характеристикой перехода. Полученные отрицательные значения Тт воды показывают, что вода в таких водно-крахмальных системах сильно диспергирована, не образует объёмных капель и её тепловые свойства сильно различаются. Как следует из приведённых данных, температура плавления такой воды и в рисовом, и в картофельном нативных крахмалах при увеличении степени гидратации растёт, приближаясь к 0 С. Эти факты позволяют предположить, что в системах с малым количеством вымораживаемой воды водные кластеры настолько малы, что их температура плавления зависит от размеров. В термодинамике малых систем причина понижения Тт с уменьшением размеров плавящейся частицы связывается с увеличением роли поверхностной энергии вследствие существенного изменения отношения площади поверхности к объёму [18].

К сожалению, на основании полученных данных трудно провести надёжную оценку размеров формирующихся водных кластеров. Однако, учитывая, что число молекул воды, связанных с одним мономерным звеном в молекулах крахмала, равно 3 для влажности 25 % и 9 — для влажности 50 % [15], можно считать, что образующиеся в этих условиях водные кластеры имеют размеры нанометрового диапазона. В процессе дальнейшей гидратации крахмала тепловые свойства водных кластеров приближаются к свойствам объёмной воды.

Следует напомнить, что, в случае первых процентов вымораживаемой воды температура плавления воды в нативном крахмале (Т^) несколько ниже температуры плавления в денатурированном (Т^). При переходе через степень влажности около 30-35 % соотношение между этими температурами изменяется. Как видно, этот эффект ярче выражен в случае картофельного крахмала. Эти результаты могут свидетельствовать о процессе реорганизации водных кластеров при разрушении нативных структур и могут быть связаны с изменением их размеров. Необходимо также отметить, что полученное различие соотношений температур максимумов кривых плавления в нативном и денатурированном состояниях для рисового и картофельного крахмалов может определяться существенным различием в размерах их гранул — ~ 5 мк и ~ 50 мк, соответственно [19]. Иными словами, исходно в нативном состоянии диспергированность воды в этих крахмалах существенно разная, а в денатурированном после разрушения гранул — практически одинакова.

Наши результаты по температуре плавления диспергированной воды в крахмалах находятся в хорошем соответствии с результатами исследований других классов биополимеров, методами ДСК [1, 9, 10] и адиабатической калориметрии [2]. Однако сопоставление тепловых свойств диспергированной и капельной воды в крахмалах проведено нами впервые.

Теплота плавления диспергированной и капельной воды в крахмалах. На

рис. 4 представлены результаты определения теплоты плавления вымораживаемой воды в нативных образцах рисового и картофельного крахмалов. Значения нормированы на полную массу образца. Полученные результаты могут быть аппроксимированы прямой линией, проходящей через точку Qm = 0 кал/г при влажности 23 % (что соответствует максимальному содержанию невымораживаемой воды в исследованных

70 60 50 40 30 20 10 0

О", кал/г

20

30 40

50

60

70

80

90

Сн2о, %

Рис. 4- Теплота плавления воды в нативных образцах крахмала риса (о) и картофеля (•) с различным содержанием воды

крахмалах в нативном состоянии) и точку Qm = 80 кал/г, которая соответствует теплоте плавления льда. Параметры аппроксимации с помощью одной прямой для обоих крахмалов вместе и прямых по данным для рисового и картофельного крахмалов в отдельности практически совпадают.

При этом оказалось, что для всех прямых коэффициенты корреляции достаточно высоки (0,99), но стандартные отклонения имеют большие значения (в среднем 2,10), что указывает на большой статистический разброс полученных экспериментальных результатов. Наибольший вклад в этот разброс вносят данные теплоты плавления для образцов с малым содержанием вымораживаемой воды, из чего можно предположить, что вода в гранулах крахмала распределена неравномерно. Это может быть следствием двух обстоятельств. Во-первых, сложной иерархической структурой гранул, наличием в ней слоёв с различной плотностью. Во-вторых, зависимостью коэффициента диффузии воды в такой системе от степени гидратации, уменьшающегося с уменьшением влажности [20].

Тем не менее возможность аппроксимации полученных экспериментальных данных прямой линией показывает, что образование ледяной матрицы замерзающей свободной водой не приводит к вымораживанию связанной воды, доля которой от полной массы крахмала не меняется при изменении степени гидратации. Можно также сделать вывод, что теплота плавления диспергированной в крахмале воды при всех влажностях совпадает с теплотой плавления объёмной воды.

Полученные результаты послужили основой для сравнения тепловых свойств вымораживаемой воды в крахмалах с различной кристаллической решёткой в нативном и денатурированном состояниях.

Плавление вымораживаемой воды в денатурированном состоянии в крахмалах Л- и В-типов. Анализ полученных нами данных теплоты плавления воды в исследованных крахмалах в аморфном состоянии показал, что значения теплоты плавления воды в денатурированном состоянии крахмала ^^) ниже значений тепло-

ты плавления в нативном (ф^О для сопоставимых степеней гидратации. Исключение составляют самые первые проценты воды.

Обнаруженное уменьшение количества свободной воды в крахмале в аморфном состоянии свидетельствует о перераспределении относительных долей свободной и связанной воды в результате теплового разрушения нативных кристаллов. Представление полученных результатов в виде разностных кривых, демонстрирующих, как меняется по отношению к нативному крахмалу теплота плавления воды после его денатурации при разных степенях гидратации (рис. 5), позволило выявить некоторые особенности наблюдаемого процесса. Кривые 1 на этом рисунке отражают соответствующие изменения, происшедшие сразу после процесса денатурации через минимально возможное для калориметрического эксперимента время. Назовём эти значения мгновенными, или неравновесными, в отличие от квазиравновесных, получаемых после пребывания денатурированного образца при Ткомн. в течение 24 ч (кривые 2). Как видно, для обоих типов крахмала наблюдается общее сходство характера всех полученных кривых, обусловленное уменьшением количества вымораживаемой воды в результате денатурации. Все приведённые кривые характеризуются наличием минимума при степенях гидратации примерно 40-45 %. Однако у представленных кривых для двух разных крахмалов имеются и существенные различия. Во-первых, это относится к максимальному уменьшению теплоты плавления в денатурированном состоянии по отношению к нативному состоянию — у рисового крахмала больше, чем у картофельного. Во-вторых, соотношения мгновенной и квазиравновесной кривых в области концентраций 25-40 % у исследуемых крахмалов также различаются. В рисовом крахмале, в отличие от картофельного, разностные кривые, относящиеся к изменениям теплоты сразу после денатурации и через 1 сут, ближе друг к другу.

Приведённые результаты могут быть объяснены различием в строении кристаллической решётки исследованных типов крахмала. К настоящему времени в результате рентгеноструктурных исследований различных модельных биосинтетических веществ [21, 22] и собственно крахмалов [15, 23, 24] установлено, что кристаллиты крахмала, имеющие размеры порядка 10 нм, образованы двойными спиралями цепей крахмала, ориентированными параллельно друг другу. В А-типе двойные спирали упакованы плотнее, чем в В-типе. Моноклинная решётка в А-типе (пространственная группа В2) имеет параметры: а = 2,124 нм, Ь = 1,172 нм, с = 1,069 нм, а гексагональная в В-типе (пространственная группа Р61): а = Ь = 1,85 нм, с = 1,04 нм. При этом А-тип кристаллов содержит 4 молекулы воды на 12 глюкозных остатков, в то время как В-тип — 36. В результате вода, входящая в структуру кристаллической решётки, составляет в А-типе всего 4 %, а в В-типе — 25 % от массы кристаллита.

Такую воду в низкомолекулярных кристаллах принято называть кристаллогидрат-ной. Эта вода, как и просто связанная вода, не вымораживается при охлаждении. Отличие её от воды, связанной с аморфным крахмалом, состоит в том, что она организована в цепочки, ориентированные вдоль оси кристаллитов, и это наглядно проявляется в ЯМР-исследованиях [3]. Если учесть, что степень кристалличности исследованных крахмалов не превышает 25 % [25], то содержание кристаллогидратной воды в А-типе крахмала составляет от общей массы крахмала примерно 0,04 х 0,25 = 1 %, а в В-типе — 0,25 х 0,25 = 6 %. В то же время общее содержание воды в грануле за счёт набухания аморфной фазы может достигать 50 % от общей массы [26].

Это означает, что внутри нативной гранулы существует сильная неоднородность в локальном распределении воды, которая больше в кристаллитах крахмала А-ти-па, чем В-типа. После денатурации происходит гомогенизация распределения воды:

1а О)

а

2

1а О)

а

20 30 40 50 60 70 80 Сн о, %

20 30 40 50 60 70 80 Сн о, %

Рис. 5. Изменения (разностные кривые) теплоты плавления воды в крахмалах риса (а) и картофеля (б) в результате денатурации (1) и последующего отжига при Ткомн. денатурированного образца в течение 24 ч (2) в зависимости от влажности

перераспределение между новой аморфной фазой, образовавшейся из расплавленных кристаллитов, и свободной водой. При этом общее количество связанной воды в полностью аморфном крахмале увеличивается по сравнению с его нативным состоянием и стремится к своему максимальному значению (25 %). Как показал эксперимент, в крахмале А-типа перераспределение вымораживаемой и связанной воды идёт интенсивнее и проходит быстрее, чем в крахмале В-типа. Таким образом, количественное различие в приведённых на рисунке разностных кривых отражает разное содержание гидратной воды в исходных нативных кристаллах крахмалов.

Естественно предположить, что максимальное изменение разности теплоты плавления воды в нативном и денатурированном состояниях крахмала будет иметь место при влажностях, соответствующих малому содержанию вымораживаемой воды, т. е.

2

1

1

0

0

большому содержанию собственно крахмала, но этого не происходит. Наибольшая разница в теплоте плавления через сутки после денатурации крахмалов наблюдается при 45-50 % концентрации воды. Однако, как показали наши опыты, при увеличении времени хранения денатурированных образцов при Ткомн. до 7-14 дней наблюдаемый минимум смещается в сторону низких концентраций. Отсюда можно сделать вывод, что процесс установления равновесного распределения воды происходит очень медленно. Полученные нами ранее данные температурной зависимости теплоёмкости всей системы крахмал—вода и собственно крахмала [11, 13] показывают, что молекулярная подвижность крахмала существенно возрастает в процессе гидратации при влажностях 30-35 %, но лишь при влажности более 40 % достигает постоянного, не зависящего от содержания в нём воды значения при Ткомн.. Эти данные находятся в хорошем согласии с результатами ЯМР-исследования процесса диффузии воды в водно-крахмальных системах [20].

Возвратимся к упомянутому ранее обнаруженному превышению над при наличии в системе крахмал—вода лишь первых процентов (1-7 %) вымораживаемой воды. По-видимому, этот факт связан с тем, что при таких низких значениях влажности денатурация крахмалов происходит при более высоких температурах (110-120 С), чем при высоких её значениях и, соответственно, сопровождается появлением в системе дополнительной свободной (вымораживаемой) воды, которая затем со временем хранения при Ткомн. постепенно диффундирует обратно. Этот эффект ярче проявляется в случае картофельного крахмала, что, безусловно, связано с большим по сравнению с рисовым крахмалом количеством встроенной в его кристаллическую решётку воды [23, 24].

По поводу данных, относящихся к образцам с высоким содержанием вымораживаемой воды, в правой части кривых, приведённых на рисунке: наблюдаемое уменьшение абсолютной величины разницы теплот плавления воды после денатурации естественным образом отражает уменьшение содержания собственно крахмала в исследуемых образцах при высоких степенях гидратации.

Выводы.

1. Установлено, что процентное содержание невымораживаемой (связанной) воды в нативных крахмалах, как в рисовом, так и в картофельном, при всех степенях гидратации остаётся неизменным и составляет 23 % от общей массы водно-крахмальной смеси. При этом удельная теплота плавления диспергированной вымораживаемой (свободной) воды, при малых её количествах в крахмале, и объёмной воды, при больших концентрациях, одинакова.

2. Показано, что в крахмалах А- и В-типов при концентрации воды от 23 до 30 % вымораживаемая вода сильно диспергирована и образует малые кластеры с температурой плавления ниже 0 С. Увеличение концентрации воды сопровождается постепенным ростом температуры плавления кластеров, что означает переход от диспергированной воды к объёмной.

3. Обнаружено, что в результате денатурации в исследованных рисовом и картофельном крахмалах при Ткомн. с течением времени происходит перераспределение между количеством свободной и связанной воды, характерным для их нативного состояния. При этом количество связанной воды в денатурированных крахмалах увеличивается, а свободной — уменьшается. Интенсивность этого процесса зависит от типа кристаллической решётки природного крахмала, а именно, от количества встроенной в неё гидратной воды.

Литература

1. Вода в полимерах: сб. статей / под ред. С. Роуленда; пер. с англ. М., 1984. 555 с.

2. Мревлишвили Г. М. Низкотемпературная калориметрия биологических макромолекул. Тбилиси, 1984. 188 с.

3. Габуда С. П., РжавинА. Ф. ЯМР в кристаллогидратах и гидратированных белках. Новосибирск, 1978. 160 с.

4. Water relationships in foods / eds H. Levine, L. Slade. New York: Plenum Press, 1991. 836 p.

5. WoottonM., ReganJ., MunkN., WeedenD. Water binding in starch-water systems // Food Technol. Aust. 1974. Vol. 26. P. 24-26.

6. Leung H. K., Steinberg M. P. Water binding of food constituents as determined by NMR, freezing, sorption and dehydration //J. Food Sci. 1979. Vol. 44. P. 1212-1220.

7. Suurkuusk J. Specific heat measurements on lysozyme, chymotrypsinogen, and ovalbumin in aqueous solution and in solid state // Acta Chem. Scand. (B). 1974. Vol. 28. P. 409-417.

8. Церетели Г. И., Белопольская Т. В., Мельник Т. Н. Тепловые свойства системы коллаген—вода. 1. Инкременты теплоёмкости при денатурации и стекловании // Биофизика. 1997. Т. 42. № 1. С. 68-74.

9. ГрунинаН. А. Калориметрическое проявление конформационных и релаксационных переходов в системах глобулярный белок—вода: дис. ... канд. физ.-мат. наук. СПб., 2000. 150 с.

10. Вавелюк О. Л. Индуцированные теплом структурные и релаксационные переходы в ДНК с различной степенью гидратации: дис. ... канд. физ.-мат. наук. СПб., 2001. 175 с.

11. Tsereteli G. I., Belopolskaya T. V., GruninaN. A., Vaveliouk O. L. Thermodynamic properties of native potato starch and gels with different water content // Starch and starch containing origins: Structure, properties and new technologies / eds V. Yuryev, A. Cesaro, W. Bergthaller. New York: Nova Science Publishers, Inc., 2002. P. 99-109.

12. Belopolskaya T. V., Tsereteli G. I., GruninaN. A., Smirnova O. I. Calorimetric study of the native and postdenatured structures in starches with different degree of hydration // J. Therm. Anal. Cal. 2008. Vol. 92. P. 677-682.

13. Tsereteli G. I., Belopolskaya T. V., GruninaN. A. Dehydrated native biopolymers an unique representative of glassy systems // J. Therm. Anal. Cal. 2008. Vol. 92. P. 711-716.

14. Belopolskaya T. V., Tsereteli G. I., GruninaN. A., Smirnova O. I. Comparative study of thermoinduced transitions in differently hydrated starches, proteins and DNA // Starch Science Progress / eds L. Wasserman, G. Zaikov, P. Tomasik, R.Gilbert. [W. p.], 2011. P. 1-15.

15. Hizukuri S. Starch: Analytical Aspects // Carbohydrates in food / ed. by A.-C. Eliasson. New York: Marcel Dekker, Inc., 1996. P. 347-429.

16. Donald A. M. Understanding starch structure and functionality // Starch in food: Structure, function and applications / ed. by A.-C. Eliasson. Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2004. P. 154-182.

17. Берштейн В. А., Егоров В. М. Дифференциальная сканирующая калориметрия в фи-зикохимии полимеров. Л., 1990. 256 c.

18. Hill T. L. Thermodynamics of small system // Nano Letters. 2001. Vol. 1. N 3. P. 111-112.

19. Андреев Н. Р. Основы производства нативных крахмалов. М.: Пищепромиздат, 2001. 272 с.

20. Baranowska H. M. Concentration dependencies of correlation times of water molecules in starch gel systems // Starch: progress in basic and applied science / eds P. Tomasik, V. Yuryev, E. Bertoft. Cracow: Polish Society of Food Technologists, 2007. P. 147-154.

21. WuH.-C.H., SarkoA. The double-helical molecular structure of crystalline A-amylo-se // Carbohydr. Res. 1978. Vol. 61, P. 237-251.

22. WuH.-C.H., Sarko A. The double-helical molecular structure of crystalline B-amylo-se // Carbohydr. Res. 1978. Vol. 61. P. 7-17.

23. Imberty A., Chanzy H., Perez S. et al. The double helical nature of the crystalline part of A-starch // J. Molec. Biol. 1988. Vol. 201. P. 365-378.

24. Imberty A., Chanzy H. A revisit to the three dimensional structure of B-amylose // Biopolymer. 1988. Vol. 27. P. 1205-1221.

25. Donovan J. W. Phase transition of the starch-water system // Biopolymers. 1979. Vol. 18. P. 263-275.

26. Carbohydrates in food / ed. by A.-C. Eliasson. New York: Marcel Dekker, Inc., 1996. 561 p.

Статья поступила в редакцию 4 октября 2011 г.