蛋白质水溶液与糖等低分子化合物水溶液不同,在糖水中分散着的是一个个均匀的糖的小分子,而蛋白质是高分子化合物,其分子在水溶液中以比糖的小分子大许多倍的颗粒状态存在,这种颗粒大小在1~100毫微米之间,已达到胶体颗粒范围,由于个儿较大,在溶液中扩散速度缓慢,并且不能透过半透膜,所以蛋白质溶液是一种胶体溶液。
在蛋白质分子的多肽链上尚含有-COOH、-NH2、-OH、-SH等极性基团和许多极性的肽键
,这些极性基和极性键具有亲水性,在溶液中能使水分子定向地排列在它们周围,形成一层水膜,这层水膜使蛋白质颗粒间不易直接互相接触和碰撞;此外,还由于蛋白质分子中具有可电离的极性基团,在酸性或碱性条件下,带有互相排斥的同性电荷。由于上述原因,蛋白质胶体溶液是比较稳定的。但是,“对立的统一是有条件的、暂时的、相对的,而对立的互相排除的斗争则是绝对的。”如果我们设法破坏其外层水膜或中和其电荷,则蛋白质胶体就会发生沉淀。例如我们吃的豆腐就是先做成稳定的蛋白质溶液——豆浆,再在豆浆中加入少量的盐卤(主要是MgCl2)或石膏(CaSO4)等盐类,由于这些盐类都是强电解质,在水中全部电离成离子,且这些离子吸引水分子的能力更强,故会使蛋白质外层的水膜破坏,同时又中和了蛋白质分子中的电荷,因而使豆浆中的蛋白质发生沉淀,制成了豆腐。这种加盐使蛋白质沉淀的现象叫做盐析。盐析在蛋白质生物制剂的生产中经常应用,常用的盐类有
硫酸铵、
氯化钠、
硫酸钠等。此外,酒精、
丙酮等有机溶剂也可用作蛋白质的沉淀剂。