Высокомолекулярными соединениями (ВМС, полимеры) называют вещества, которые состоят из сотен, тысяч и десятков тысяч атомов, имеют молекулярную массу от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов. Например, молекулярная масса воды 18, диоксида углерода 44, а молекулярная масса природного каучука от 7∙104 до 2,5∙106.
По происхождению ВМС делят на природные и синтетические. К природным относят ВМС растительного (крахмал, целлюлоза – клетчатка, агар-агар, пектиновые вещества, натуральный каучук) и животного (белки, альбумин, гликоген) происхождения.
Молекулы таких веществ называют макромолекулы. Макромолекулы ВМС построены из многократно повторяющихся групп атомов – мономеров. Макромолекулы могут содержать мономеры одного вида или нескольких видов, отличающихся по составу и строению. Например, мономером природного ВМС крахмала является глюкоза – С6Н12О6, а мономерами белков – 20 различных α-аминокислот.
По форме макромолекул полимеры делят на три группы:
– линейные – макромолекулы представляют собой длинные цепи, толщина которых значительно меньше длины (целлюлоза);
– разветвленные – макромолекулы имеют вид цепей с боковыми ответвлениями (крахмал, гликоген);
– сетчатые – построены из макромолекулярных цепей, соединенных друг с другом поперечными связями.
Наибольшее значение в кулинарной практике из природных ВМС имеют белки, крахмал, целлюлоза. Синтетические полимеры, имеющие большое значение в пищевой промышленности, это полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и политетрафторэтилен.
Белки – высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из α-аминокислот, соединенных пептидными связями (сложно-эфирные связи). В составе природных белков 20 аминокислот, которые связаны в различном порядке. Это обуславливает огромное разнообразие природных белков. Молекула белков имеет сложную пространственную структуру (четыре уровня структурной организации). Белки содержаться преимущественно в продуктах животного происхождения, но также их довольно много в бобовых.
Крахмал – растительный полисахарид (углевод), макромолекула которого состоит из мономеров α-глюкозы. В составе крахмала два вида полисахаридов – амилоза и амилопектин, различающихся по строению и свойствам. Амилоза имеет неразветвленное (линейное) строение, растворяется в теплой воде, амилопектииин – разветвленный полисахарид, в воде не растворяется.
Целлюлоза (клетчатка) – растительный полисахарид, макромолекула состоит из остатков β-глюкозы. Имеет линейное строение, но отдельные молекулы ее связаны между собой водородными связями, поэтому целлюлоза очень прочная, не растворяется и не плавится. Больше всего целлюлозы в хлопке (96-98%).
Полиэтилен – получают полимеризацией этилена (–СН2–СН2–)n. Молекулы линейные, иногда имеют небольшие разветвления. При комнатной температуре не растворяется ни в каких растворителях. При 110-120 оС становится пластичным и легко деформируется. Обладает водостойкостью, плохой газо- и паропроницаемостью. Поэтому его широко используют в качестве материала для упаковки пищевых продуктов.
