Белковые поверхностно-активные вещества (БПАВ)

БЕЛКОВЫЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА (БПАВ), группа высокомолекулярных поверхностно-активных веществ, в которую входят природные нативные белки и полипептиды, а также денатурированные белки (например, вещества промышленной переработки природного белкового сырья). БПАВ состоят из полипептидных цепей, различающихся по полярности боковых аминокислотных остатков. В отличие от синтетических высокомолекулярных поверхностно-активных веществ, БПАВ получают из возобновляемого сырья.

Поверхностная активность нативных белков обусловлена асимметричной локализацией на внешней стороне компактной макромолекулы (третичная структура белка) полярных и неполярных групп атомов - дифильностью поверхности. Поверхностная активность нативных белков важна для образования ими надмолекулярных, функционально значимых структур и осуществления биологических функций. Поверхностная активность полипептидов, по-видимому, обусловливается дифильностью упорядоченных элементов вторичной структуры (α-спиралей, β-структур), образованных полипептидной цепью. Денатурированные белки представляют собой амфифильные, частично гидролизованные полипептидные цепи либо нерастворимые в воде твёрдые частицы, построенные из сшитых, частично гидролизованных полипептидных цепей, с мозаичным смачиванием поверхности. Такие твёрдые БПАВ, накапливаясь на межфазной границе соответственно условиям избирательного смачивания, служат стабилизаторами эмульсий.

По классификации Ребиндера БПАВ относятся к структурообразующим ПАВ, т. е. в результате адсорбции БПАВ на поверхностях различной природы формируются адсорбционные слои, реологического свойства которых позволяют отнести такие слои к твердообразным телам (гелям, двумерным кристаллам и др.). Адсорбционные слои являются причиной эффективной стабилизации различных дисперсий (пен, эмульсий, суспензий) при использовании БПАВ. При определённых условиях частицы дисперсной фазы могут оказаться полностью экранированными от дисперсионной среды оболочками БПАВ (в этом случае БПАВ выступают как защитные коллоиды); смотри также Микрокапсулирование.

БПАВ широко применяются в промышленности, пищевых технологиях, в составе моющих средств и др. Используются белки микробного происхождения (например, некоторые ферменты - в процессах переработки кож, липазы - в композициях моющих средств), а также денатурированные в процессе промышленного производства производные белков (например, желатин - продукт денатурации природного белка коллагена). Часто применяются композиции БПАВ с низкомолекулярными ПАВ различной природы. Перспективно использование БПАВ в качестве терапевтических средств, в миниатюрных биоэлектрооптических информационных устройствах и биосенсорах, в новых технологиях, основанных на катализе адсорбированными липазами. Изучение поверхностной активности нативных белков имеет особое значение для биологии, химической технологии, особенно биотехнологии, защиты окружающей среды и пр., поскольку поверхностная активность контролирует многие процессы: функционирование мембранных белков и ферментов, стабилизацию дисперсий, образование устойчивых монослоёв белков на границе раздела фаз и др.

Лит.: Измайлова В. Н., Ямпольская Г. П., Сумм Б. Д. Поверхностные явления в белковых системах. М., 1988; Proteins at liquid interfaces. Amst.; N. Y., 1998; Izmailova V.N., Yampolskaya G. Р. Adsorption of proteins and its role in modern technology and environmental protection // Adsorption and its applications in industry and environmental protection. Amst.; N. Y., 1999. Vol. 1.