Динамика некристаллизованной воды, льда и гидратированного белка в частично кристаллизованных смесях желатин–вода, изученная широкополосной диэлектрической спектроскопией

Исследовано стеклование частично кристаллизованных смесей желатин–вода методом широкополосной диэлектрической спектроскопии (BDS) в широком диапазоне частот (10 мГц–10 МГц), температур (113–298 К) и концентраций (10–45 мас.%). Четко обнаружены три диэлектрических релаксационных процесса (процессы I, II и III). Процессы I, II и III обусловлены соответственно некристаллизованной водой (UCW) в гидратных оболочках желатина, льдом и гидратированным желатином. Для всех смесей при температуре стеклования релаксационного процесса гидратированного желатина наблюдался динамический кроссовер, называемый переходом UCW от Аррениусовской к неаррениусовской зависимости. Количество UCW увеличивается с ростом содержания желатина; однако при содержании желатина выше 35 мас.% количество UCW становится более зависимым от концентрации желатина. Это увеличение UCW приводит к снижению температуры стеклования кооперативного движения желатина и UCW, что, по-видимому, связано с изменением структуры агрегатов желатина в смеси при концентрации примерно 35 мас.%. Температурная зависимость времени релаксации процесса II имеет практически такую же энергию активации, как у чистого льда, образованного медленной кристаллизацией льда Ih, что указывает на происхождение процесса II от динамики медленно кристаллизовавшегося льда Ih.