EENIGE ASPECTEN VAN HET
KOLLOIDE GEDRAG VAN AMYLOSE,
AMYLOPHOSPHORZUUR
EN CELLULOSE

fe.

P. KOETS

BIBLIOTHEEK DER
RIJKSUNIVERSITEIT

UTRECHT.

EENIGE ASPECTEN VAN HET
KOLLOIDE GEDRAG VAN AMYLOSE,
AMYLOPHOSPHORZUUR EN CELLULOSE

p. o ^ r

RIJKSUNIVERSITEIT TE UTRECHT

III II II

2738 254 2

EENIGE ASPECTEN VAN
HET KOLLOIDE GEDRAG VAN
AMYLOSE, AMYLOPHOSPHOR-
ZUUR EN CELLULOSE

PROEFSCHRIFT TER VERKRIJGING VAN DEN
GRAAD VAN DOCTOR IN DE WIS- EN NATUUR-
KUNDE AAN DE RIJKS-UNIVERSITEIT TE
UTRECHT, OP GEZAG VAN DEN RECTOR-MAG-
NIFICUS Dr. H. BOLKESTEIN, HOOGLEERAAR IN
DE FACULTEIT DER LETTEREN EN WIJSBE-
GEERTE, VOLGENS BESLUIT VAN DEN SENAAT
DER UNIVERSITEIT TEGEN DE BEDENKINGEN
VAN DE FACULTEIT DER WIS- EN NATUUR-
KUNDE TE VERDEDIGEN OP MAANDAG 1
JULI 1935, DES NAMIDDAGS TE 4 UUR, DOOR

PIETER KOETS

GEBOREN TE WOENSEL

n.v. uitgevers-maatschappij „de tijdstroom'
lochem 1935

BIBLIOTHEEK DER
RIJKSUNIVERSITEIT
UTRECHT.

if -^«'.i-râfî

De Schryver

wenscht by het verschenen van dit proefschrift
uitdrukking te geven aan zijn gevoelens van
groote erkentelijkheid tegenover zyn Promotor
Prof. Dr. H. R. Kruyt voor de gelegenheid hem
geboden dit onderzoek te volbrengen, voor de
belangstelling by het uitwerken ervan en voor
de vele gesprekken, waarby zijn inzichten vorm
hebben gekregen. Maar bovenal voor het ver-
trouwen en den steun, die hy ook in voor-
afgaande jaren en onder uiteenloopende om-
standigheden heeft ontvangen en die hem de
blydschap in zyn werk hebben doen bewaren.

Tim

INHOUD

HOOFDSTUK I
HOOFDSTUK II

HOOFDSTUK Hl

HOOFDSTUK IV
HOOFDSTUK V
HOOFDSTUK VI
HOOFDSTUK VII

INLEIDING

HET GEDRAG VAN AMYLUM SOLUBILE IN
NATRONLOOG

OMLADINGSVERSCHIJNSELEN BIJ AMYLOSE-
SOLEN

AMYLOPHOSPHORZUUR
HET VRAAGSTUK DER AMYLOPECTINE
DISPERSIES VAN CELLULOSE IN NATRONLOOG
EENIGE OPMERKINGEN OVER HYDROPHIELE
KOLLOIDEN

Anbsp;hquot;»!^

Hoofdstuk I
INLEIDING

§ 1. Amylose, het belangrijkste bestanddeel van het plantaar-
dige zetmeel, behoort tot de groep van polymere koolhydraten
met de bruto-formule (C6Hio05)n, waarvan de organische struc-
tuur gedurende de laatste vijftien jaar belangrijk is opgehel-
derd. Zij worden thans opgevat als te zijn ontstaan uit moleculen
van enkelvoudige hexosen (glucose, fructose), die zich in den
vorm van gesloten ringen (glucopyranose- of fructofuranose-
ringen) door bemiddeling van zuurstofbindingen tot ketens heb-
ben aaneengelegd i). De lengte van deze ketens, dat is het
aantal hexose-eenheden, waaruit de keten is opgebouwd, bepaalt
de plaats van de individueele stoffen in de homologe reeks.
Van de polymere koolhydraten, die in de natuur voorkomen, is
de ketenlengte het grootst bij cellulose, namelijk 100—200 glu-
cose-eenheden, korter bij amylose met 24—30 glucose-ringen
en inuline met 30 fructose-eenheden, terwijl de keten bij gly-
cogeen slechts uit 12 glucose-eenheden is samengesteld 2).
De structuur in vasten toestand is vooral bij cellulose met behulp
van de Röntgen-analyse uitvoerig onderzocht, waarbij de voor-
stelling is ontstaan, dat de ketens evenwijdig aan elkaar zijn
gebundeld in een kristalliet, waarin zij zijdelings door cohaesie-
krachten zijn verbonden. Naarmate deze ketenmoleculen langer
worden, stijgt ook de moleculaire associatiekracht s).
Met de lengte van de ketens wijzigt zich dan ook het physisch
gedrag van de stof in de homologe reeks, waarvan wij hier alleen
op dat ten opzichte van water nadruk willen leggen. Is de keten
zeer kort, als bij rietsuiker of maltose, dan gaat-de stof in
water moleculair-dispers in oplossing. Is de keten zeer lang,
zooals bij cellulose of weinig gehydrolyseerde afbraakproducten
daarvan, dan is zij ook bij kookhitte in water onoplosbaar. Tus-

1)nbsp;Zie voor de bewijsvoering bijv. de samenvatting in: FREUDENBERG,
Tannin, CeUulose, Lignin (1933), pp 90—114.

2)nbsp;Samenvatting bij HAWORTH en HIRST, Transact. Faraday Soc. 29,
14 (1933).

3)nbsp;MEYER en MARK, Ber. 61, 593 (1928).

sehen deze beide uitersten liggen stoffen met gemiddelde keten-
lengte, als amylose en glycogeen, die, hetzij bij verwarming of
reeds bij kamertemperatuur, zich in water kolloid-dispers ver-
deelen.

Het is in het bijzonder aan dezen kolloiden toestand, dat wij in
het volgende onze aandacht zullen wijden.

§ 2. Het kolloide gedrag van oplossingen van amylose is onder
meer onderwerp van onderzoek geweest, zoowel in een publicatie
van Bungenbeeg de Jong i), als in een van Kruyt en Edel-
man 2). Zij hebben de amylose daarbij gerangschikt onder de
lyophiele kolloiden, dat wil zeggen, zij hebben herkend, dat de
factoren, die bepalend zijn voor de stabiliteit van de kolloide
dispersie, ook hier lading en hydratatie zijn.
Terwijl dit resultaat voldoende kan zijn voor een algemeene Mas-
sificatie, rijzen er verdere vragen, wanneer men de amylose als
schakel in de keten van polymere koolhydraten ziet. Immers
cellulose heeft geheel dezelfde constitueerende bouwsteenen als
amylose, de aard van den wand is hier dus waarschijnlijk geheel
dezelfde. Volgens het karakter van den wand zou cellulose dus
ook lyophiel zijn, niettemin is er geen sprake van, dat van cel-
lulose stabiele dispersies gemaakt kunnen worden als bij amy-
lose of glycogeen. Eerder heeft cellulose in dit opzicht het
karakter van een lyophoob kolloid.

Vergelijkt men amylose met andere lyophiele kolloiden, bijv.
met agar of arabische gom, dan ook blijkt de boven aangehaalde
algemeene klassificatie veel onbeantwoord te laten. Het kolloid-
chemisch gedrag van amylose verschilt toch in vele opzichten
van dat der andere stoffen. Reeds is de stabiliteit van de dispersie
in water niet met die van een agar- of arabische gom-sol verge-
lijkbaar. Vooral in iets meer geconcentreerde oplossing vertoont
een sol van bijv. amylum solubile retrogradatie, het wordt steeds
meer opalescent en vlokt tenslotte uit.

Terwijl de genoemde lyophiele kolloiden met andere, positief
geladen componenten het verschijnsel der complex-coacervatie
kunnen geven, doet amylum solubile dit niet of althans in veel

1)nbsp;H. G. BUNGENBERG DE JONG, Ree. trav. chim. 43, 190 (1924).

2)nbsp;KRUYT en EDELMAN, Koll. Belh. 36, 350 (1932)

mindere mate, evenmin als glycogeen. Ook ten opzichte van de
auto-complex-coacervatie, een andere kenmerkende eigenschap
van de groep der lyophiele kolloiden, gedraagt amylose zich af-
wijkend,*^rwijl nu glycogeen onder geschikte condities weer wel
tot druppelvorming is te brengen.

Hebben de juist genoemde onderzoekers het gemeenschappelijke
aangetoond in het kolloide gedrag van amylose en dat van an-
dere lyophiele kolloiden, wij hebben getracht het inzicht in dit
gedrag te vergrooten door de karakteristieke factoren op te spo-
ren, die amylose als lyophiel kolloid van de andere doen verschil-
len. Het zoeken naar de eenheid in de verscheidenheid is onge-
twijfeld van groot belang, voor een goede kennis van de materie
is het kennen van de verscheidenheid in de eenheid van even
groote waarde.

Hoofdstuk II

HET GEDRAG VAN AMYLUM SOLUBILE IN NATRONLOOG

§ 1. Een middel om nader inzicht te krijgen in de ladingsver-
houdingen en stabiliteitscondities van amylose-solen hebben wij
gemeend te vinden in de verandering van het gedrag van deze
solen bij toevoeging van toenemende hoeveelheden NaOH.
Als uitgangsstof maakten wij, evenals dat door Bungknberg de
Jong en door Kruyt en Edelman is geschied, gebruik van amy-
lum solubile Mekck, een product met 0.2 % asch. Zooals reeds
door Samec is opgemerkt i), hebben wij in dit preparaat niet
het zuivere koolhydraat amylose voor ons. Het bevat als bij-
mengsel nog gemiddeld 0.2 % P2O5, dat organisch, dat wil zeg-
gen grootendeels niet dialyseerbaar, gebonden aanwezig is. Op
de herkomst en de beteekenis van deze bijmenging komen wij in
Hoofdstuk V terug.

Vroegere onderzoekingen

§ 2. Uit vroegere onderzoekingen is reeds de uitzonderlijke
werking van NaOH op amylose alsook op natuurlijk zetmeel naar
voren gekomen. Samec 2) heeft de binding van NaOH aan zet-
meel en de stabiliseerende werking daarvan op zetmeelsolen reeds
beschreven. Verschillende onderzoekers hebben van NaOH of
KOH gebruik gemaakt om amylose uit zetmeel op gemakkelijke
wijze bij gewone temperatuur tot peptisatie te brengen 3). De
sterke verlaging van de verstij fselingstemperatuur van zetmeel
door kleine hoeveelheden NaOH en de sterke zwelling en „ver-
smeltingquot; van zetmeelkorrels in alkalisch milieu zijn reeds bij
herhaling waargenomen 4).

1)nbsp;SAMEC, Koll. Beih. 39, 269 (1931)

2)nbsp;SAMEC, Koll. Beih. 8, 33 (1916).

3)nbsp;GATIN-GRUZEW^SKA, Compt. rend. 146, 540 (1908)
FOUARD, L'état colloidal de l'amidon (1911)

4)nbsp;SAMEC, Kolloidchemie der Stärke (1927) p. 178.
REYCHLER, Bull. Soc. Belg. 29, 118, 311 (1920)
VAN DER HOEVE, Dissertatie Utrecht (1930)
MANDELS en BAILEY, J. Am. Chem. Soc. 55, 1981 (1933)

Duidelijk komt de tegenstelling tusschen NaOH en neutrale
electrolyten in hun werking op amylose-solen naar voren in het
onderzoek van Bungenbekg de Jong over de viscositeit van
solen van amylum solubile. Terwijl toevoeging van neutrale elec-
trolyten in zeer kleine concentraties een verlaging van de rela-
tieve viscositeit veroorzaakte, die, zooals bij dit electroviskeus
effect verwacht kon worden, des te grooter werd naarmate de
lading van het betrokken kation hooger was, en ook HCl in
kleine concentraties viscositeitsverlagend werkte, vertoonde
NaOH een afwijkend gedrag. Hier veroorzaakt namelijk toevoe-
ging van NaOH in kleine concentratie onmiddellijk een stijging
van de relatieve viscositeit, die bij circa 0.4 milli-aeq. NaOH per
Liter een maximum doorloopt, vervolgens tot een NaOH concen-
tratie van 0.75 milli-aeq. daalt, om van dat punt af tot de hoogste
onderzochte concentratie van 5 milli-aeq. weer krachtig te
stijgen.

Een volkomen soortgelijk gedrag had ook Samec i) reeds vast-
gesteld voor den invloed van NaOH en KOH op de viscositeit
van oplossingen van aardappelzetmeel. Over de verklaring van
deze stijging der viscositeit verschillen de beide auteurs van mee-
ning. Uit Samec' werk is echter aannemelijk te maken, dat het
in de viscositeitskurve optredende maximum en het daarop vol-
gende minimum, tusschen O en 1 milli-aeq. NaOH per Liter,
samenhangt met het gehalte aan phosphorzuur in het aard-
appelzetmeel, respectievelijk amylum solubile. Door langdurig
verhitten van zetmeel met water onder druk op 120° gaat name-
lijk het organisch gebonden phosphorzuur door verzeeping van
amylophosphorzuur in dialyseerbaren toestand over 2). Tegelijk
hiermee verdwijnen nu het maximum en het minimum uit de
viscositeitskromme met loog. Bij voldoende afspUtsing van het
organisch gebonden phosphorzuur wordt de invloed van kleine
hoeveelheden NaOH op de viscositeit van zetmeeloplossingen
weergegeven door een regelmatig verloopende, stijgende
kromme.

Terwijl nu Samec voor deze toeneming der viscositeit de vorming

1)nbsp;samec, Koll. Beih, 8. 33 (1916).

2)nbsp;SAMEC, Kon. Beih 6, 34 (1914); 8, 33 (1916), zie ook Transact.
Faraday Soc. 31, 393 (1935).

van gehydrateerde alcoholaten aanneemt, geeft BunGENBERG de
Jong er de voorkeur aan deze meer algemeen toe te schrijven
aan de versterking van de lyophiele eigenschappen van de
amylosedeeltjes in alkalisch milieu.

Beide onderzoekers hebben het viscositeitsverloop echter slechts
onderzocht bij NaOH concentraties, die 5 milli-aeq. per Liter
niet te boven gaan. Waar nu uit andere onderzoekingen bekend
is, dat krachtige zwelling en peptisatie van amylose eerst op-
treedt bij NaOH concentraties van circa 100 milli-aeq. per Liter,
hebben wij ook om deze reden het onderzoek van de viscositeit
van amylosesolen in de eerste plaats uitgebreid tot hoogere
NaOH concentraties.

Uiterlijke verschijnselen

§ 3. Bij voortgezette toevoeging van NaOH aan een oplossing
van amylum solubile Merck treden eenige merkwaardige uiter-
lijke verschijnselen aan het licht.

Een oplossing van amylum solubile in water vertoont een opales-
centie, die sterker is naarmate de oplossing meer is geconcen-
treerd en die toeneemt naarmate de oplossing langer wordt be-
waard. Op den duur kan, bij voldoend geconcentreerde amylum-
oplossing, de opalescentie in vlokking overgaan.
Verhooging van de concentratie aan NaOH doet aanvankelijk, bij
gelijkblijvend amylumgehalte, deze opalescentie vrijwel niet ver-
anderen. Tusschen 0.12 N en 0.13 N NaOH treedt echter abrupt
een verandering op, waarbij de opalescente oplossing volkomen
opheldert en nu nog slechts in het licht van een booglamp een
Tyndallkegel vertoont. Bij geleidelijke verhooging van de NaOH
concentratie treedt er tot 3 N NaOH geen verandering meer op.
De Tyndall kegel blijft bestaan. Het systeem blijft geheel vloei-
baar. Wordt echter de NaOH concentratie nu verder opgevoerd
tot 3.6 N en de oplossing eenige uren rustig aan zich zelf over-
gelaten, dan treedt gelatineering op tot een geheel doorzichtig,
vast gel. Deze „prise en massequot; heeft zelfs plaats bij een concen-
tratie aan amylum van slechts 0.1 %, mits de NaOH concentra-
tie grooter is dan 3.5 N.

Deze gelen blijven ook bij hoogere NaOH concentraties optreden

en zelfs bij 9 N NaOH heeft geen uitvlokking plaats. Met den tijd
verliezen deze gelen hun vastheid niet, van syneresis hebben wij
niets waargenomen.

Niet alleen amylum solubile solen, ook oplossingen van natuurlijk
zetmeel vertoonen deze beide verschijnselen: verdwijnen der
opalescentie bij 0.13 N NaOH en gelatineering (prise en masse)
bij 3.6 NaOH. Het is zelfs niet noodig het zetmeel daartoe eerst
in oplossing te brengen. Het verdwijnen der opalescentie bij 0.13
N NaOH komt overeen met het reeds door Rbychlee en door
Van dek Hoeve waargenomen „versmeltenquot; van de zetmeelkor-
rels in loog van deze concentratie. Evenzoo ontstaat uit droog
zetmeel bij aanmengen met loog tot een eindconcentratie van
3.6 N, na voorbijgaande oplossing, het bovenbeschreven vaste gel.
Slechts is het hier gewenscht, teneinde een homogene inwerking
te verkrijgen, het droge zetmeel tevoren in een weinig koud
water te verdeelen.

Phosphorzuurvrije amylose

§ 4. De vraag rijst hier of de beide boven beschreven verschijn-
selen toegeschreven moeten worden aan de inwerking van NaOH
op het koolhydraat amylose zelf, dan wel of het phosphorzuur,
dat immers zoowel in amylum solubile Meeck als in natuurlijk
zetmeel voorkomt, hierbij een rol speelt. Dit laatste moeten wij
ontkennen. Wij hebben daartoe namelijk ook amylose bereid, die
vrij was, niet alleen van phosphorzuur, maar ook van de andere
natuurlijke bijmengsels, als eiwit e.d. en wel volgens de electro-
decantatie methode van Samec i) uit een 4 % oplossing van aard-
appelmeel. Hierbij scheidt zich, zooals door Samec is beschreven,
het amylopectine op den bodem van het electrodialysevat in den
vorm van een gel af. De bovenstaande vloeistof, die na drie dagen
dialyseeren geheel helder is, is een zeer verdunde oplossing van
zuivere amylose (amyloamylose volgens Samec). Bij indampen
onder verminderden druk vlokt na eenigen tijd de amylose uit
deze oplossing uit. Na afcentrifugeeren is dit product zelfs na
koken niet meer volledig in water te dispergeeren. Evenmin is

1) samec en MAYER, Compt. rend. 173, 321 (1921)

SAMEC, MINAEFF en RONZIN, Koll. Beih. 19, 203 (1924).

dit het geval met de amylose, die men uit de oorspronkelijke,
verdunde oplossing kan krijgen door precipiteeren met alcohol.
De zoo verkregen amylose vertoont geen reductievermogen ten
opzichte van Fehling's proefvocht en analytisch is er geen phos-
phor noch stikstof in aan te toonen. Dit is een eerste aanwijzing,
dat het geheel zuivere koolhydraat amylose in zijn oplosbaarheid
in water reeds zeer veel lijkt op het hoogere poljoneer cellulose.
Niettemin gaat het in loog van een concentratie van 0.13 N vlot
in oplossing en bij verhooging van de NaOH concentratie tot
3.6 N geeft de oplossing het reeds genoemde gelatineeringsver-
schijnsel.

De beide boven beschreven verschijnselen zijn dus inderdaad
eigenschappen van het polymere koolhydraat zelf en zijn niet
afhankelijk van de in amylum solubile of in natuurlijk zetmeel
aanwezige bijmengselen.

Viscositeitsverloop bij toenemende NaOH concentratie

§ 5. Wij hebben nu de verandering bepaald van de relatieve
viscositeit van een amylum solubile oplossing in afhankelijkheid
van de NaOH concentratie en wel over een concentratie-gebied
van O tot 3 N NaOH.

Als standaardoplossing gebruikten wij een 2 % oplossing van
amylum solubile Mekck, bereid door een papje van 4 gram droge
stof, aangewreven met 20 cc koud water, uit te gieten in 150 cc
kokend water in een tevoren gewogen erlenmeyer. Na 20 minu-
ten doorkoken werd afgekoeld, gefiltreerd en met water opge-
vuld tot 200 gram oplossing. De afzonderlijke verdunningen
hiervan werden gemaakt door 1 cc van deze oplossing met de
gewenschte hoeveelheid natronloog en water te brengen op 10 cc
totaal, zoodat onze eindconcentratie aan amylose constant 0.2 %
was.

De viscositeiten werden op de gebruikelijke wijze gemeten met
behulp van een Ostwald viscosimeter volgens Bungenberg de
Jong i) in een thermostaat bij 25 ° C. De meting geschiedde voor
iedere nieuwe oplossing onmiddellijk na de menging. Als blanco's

1) BUNGENBERG DE JONG, Ree. trav. chim. 42, 1 (1923).

werden steeds bepaald de doorlooptijden van dezelfde NaOH
concentraties in water.

Gedurende den tijd noodig voor het meten van de geheele serie
veranderde de doorlooptijd van de waterige amylum oplossing
zelf een weinig 2). Wij hebben voor deze verandering echter geen
correctie in onze metingen ingevoerd. Deze retrogradatie toch is
op te vatten als een zich aaneenleggen van micelconglomeraten
ten gevolge van het feit, dat in water de stabiliteitsvoorwaarden
voor het sol onvoldoende zijn, waardoor het op den duur de nei-
ging heeft te vlokken. Volgens de opvatting, die wij later zullen
ontwikkelen, wordt deze verkleving der deeltjes bij het inbrengen
in een loogconcentratie boven 0.13 N weer geheel teniet gedaan,
daar de condities voor een stabiel sol nu wel aanwezig zijn. Wij
hebben dan ook in voldoend alkalisch milieu geen rekening ge-

TABEL I

2) BXJNGENBERG DE JONG, Ree. trav. chim. 43, 189 (1924).

houden met een retrogradatie, die zich aan het amylumsol in
waterig milieu voltrekt. Voor zoover het de metingen betreft bij
loogconcentraties kleiner dan 0.13 N, waar naar onze opvatting
de condities nog niet zoodanig zijn, dat een verkleving van de
soldeeltjes weer wordt opgeheven, zou een correctie moeten wor-
den aangebracht. Wij hebben deze oplossingen echter zoo snel
na de blanco oplossing kunnen meten, dat inmiddels daarin nog
geen waarneembare viscositeitsverandering had plaats gehad.
De resultaten van deze metingen zijn weergegeven in Tabel I.
Hier vermeldt de eerste kolom de eindconcentratie aan NaOH
der gemeten oplossingen in normaliteiten, in de tweede en derde
kolom geven respectievelijk tg aan de doorlooptijden in secun-
den van de amylose-loog oplossingen en to de doorlooptijden van
de even sterk geconcentreerde blanco loogoplossingen. De vierde
kolom vermeldt de uit deze beide gegevens berekende relatieve
viscositeiten, die in de laatste kolom nogmaals zijn uitgedrukt
in procenten van de relatieve viscositeit van de NaOH-vrije

%

amylose oplossing. De gegevens van de laatste kolom zijn in
figuur 1 in kurve gebracht.

Analyse van de viscositeitskurve

§ 6. Wij meenen tot een bevredigende verklaring van het vis-
cositeitsverloop te kunnen komen, door in het bijzonder na te
gaan den invloed van NaOH op de in het micel aanwezige
hydroxylgroepen der glucoseketens als mogelijke ladings- en
hydratatiecentra.

Deze organische hydroxylgroepen hebben zwak zuur karakter,
zij zijn in staat in water H-ionen af te splitsen, een dissociatie,
die in evenwicht staat met de waterstofionen-concentratie van de
buitenvloeistof. In tegenstelling echter met de sterker zure groe-
pen, die in arabische gom (COOH) en in agar (SO4H) in het
micel-oppervlak aanwezig zijn en die in water tot een uitgespro-
ken zure reactie kunnen leiden, ondergaan de amylose-hydroxyl-
groepen in water slechts een uiterst zwakke dissociatie.
Aan het miceloppervlak bevindt zich dan een atmosfeer van H-
ionen, tegenover eenige negatieve ladingsplekken, waardoor een
potentiaalverval wordt te voorschijn geroepen. In water is deze
potentiaal nog zeer zwak, te gering om voldoende stabiliteit in
dispersie te geven en het verkleven der mieellen tot conglome-
raten tegen te gaan. Misschien beter gezegd: de vorming van
deze potentiaal bij dispersie van de droge stof in water is on-
voldoende om de cohaesie van de kristallieten onderling geheel
te overwinnen.

Wij willen geenszins den indruk wekken alsof het geheele poten-
tiaalverval uitsluitend in de ionisatie der hydroxylgroepen ge-
zocht moet worden. Waren deze ionogene plekken in het geheel
niet aanwezig, de amylose zou in water toch een negatieve poten-
tiaal vertoonen, zooals wij in Hoofdstuk III nader zullen bespre-
ken. De potentiaal, optredend als gevolg van de ionisatie der OH-
groepen in het oppervlak, vormt slechts een deel van de totale
grensvlakpotentiaal van het micel en wanneer wij in dit hoofd-
stuk juist deze ionogene plaatsen nader in het oog vatten, is dit,
omdat de invloed van toegevoegde NaOH juist op deze groepen
als kenmerkend kan worden beschouwd.

Het traject van 0-0.13 N NaOH

De eerste toevoeging van NaOH zal leiden tot een verlaging
van de waterstofionen-concentratie, waarvan een verdere disso-
ciatie van de hydroxylgroepen in het miceloppervlak het gevolg
zal zijn. Waterstofionen worden aan de buitenvloeistof afge-
geven en het deeltje zelf blijft steeds meer negatief geladen
achter. Er vormen zich meer ladingsplekken op het oppervlak,
waartegenover zich nu een atmosfeer van Na-ionen stelt. In een
andere terminologie zou men kunnen spreken van de vorming
van Na-alcoholaatgroepen in het oppervlak, die sterker zijn ge-
ïoniseerd dan de oorspronkelijke hydroxylgroepen. Dat inder-
daad het aantal ladingsplekken door voortgezette ionisatie in dit
gebied stijgt, zullen wij in het volgend hoofdstuk met behulp van
de hexol-omladingsgetallen verder aannemelijk maken.
In de eerste plaats zullen die hydroxylgroepen geïoniseerd wor-
den, die het gemakkelijkst toegankelijk zijn, d.w.z. die, welke
gelegen zijn in het oppervlak van het micel of in het vrije opper-
vlak der micelconglomeraten. Allengs kan zich op deze wijze bij
stijgende NaOH concentratie om het deeltje een dubbellaag op-
bouwen. Het hierdoor optredende, hoogere potentiaalverval zal
op zich zelf al leiden tot een stijging van de relatieve viscositeit.
Bovendien echter worden de gevormde ionogene plekken tevens
hydratatiecentra, als gevolg waarvan de viscositeit eveneens zal
stijgen.

Het traject van 0.13—1.5 N NaOH

Meer weerstand dan bij de ionisatie van de in het vrije oppervlak
liggende hydroxylgroepen zal worden overwonnen bij die van de
hydroxylgroepen, die zich bevinden op de plaatsen, waarmee de
micellen in een conglomeraat samenhangen, de „kitplekkenquot; in
het beeld van Van dek Hoeye, hetzij dan, dat deze hydroxyl-
groepen zelf aan de verkleving deelnemen, dan wel dat zij slechts
zijn afgeschermd in ingesloten ruimten. Voor de alcoholaatvor-
ming aan deze groepen moet immers bovendien de kristalliet-
cohaesie worden overwonnen. Het is dan ook plausibel, dat de
ioniseering van deze groepen, waarmee het uiteenvallen van het

conglomeraat gepaard gaat, zal plaats hebben bij een iets hoo-
gere NaOH-concentratie en eerst dan, wanneer de vrij liggende
hydroxylgroepen reeds tot dissociatie zijn gekomen.
Het uiteenvallen van de conglomeraten tot enkelvoudiger een-
heden gaat gepaard met een sterke verkleining van het viscosi-
metrisch volume, die nu de daling van de relatieve viscositeit
verklaart. Het is dan ook begrijpelijk, dat de NaOH-concentratie,
waarbij het maximum in de viscositeitslijn optreedt, coincideert
met de concentratie, waarbij de opalescentie der amylose oplos-
sing verdwijnt en waarbij de „versmeltingquot; van de zetmeelkorrels
optimaal wordt.

Er is in dit gebied nog een tweede oorzaak aan te wijzen, die tot
viscositeitsdaling zal leiden. De steeds toenemende evenwichts-
concentratie der NaOH zal leiden tot het indrukken van de ionen-
atmosfeer, die zich vanaf het micelgrensvlak heeft gevormd,
waardoor de ^-potentiaal daalt. Bovendien zal bij stijgende loog-
concentratie de wand zelf worden ontladen, hetgeen in de termi-
nologie der Na-alcoholaatvorming gesproken is: de stijgende loog-
concentratie veroorzaakt het terugdringen van de dissociatie van
het Na-zout van dit zwakke zuur i).

Een aanwijzing, dat het indrukken van de ionenatmosfeer in dit
gebied van belang wordt, vinden wij in het optreden van auto-
complexcoacervatie van het sol bij toevoeging van alcohol. Bij een
NaOH concentratie van 0.6 N is daartoe een alcoholconcentratie
van 30 vol. % noodig, bij 1.0 N is 25 vol. % alcohol voldoende.
Hoogere alcohol concentraties doen het geheele sol vlokken. De

1) Met het woord ontlading wordt bij de hydrophiele kolloiden gewoon-
lijk aangeduid die toestandsverandering, welke het gevolg is van het
terugdringen van de ionenatmosfeer biimen het vastzittende gedeelte van
de dubbellaag, d.i. van het verlagen van de ^-potentiaal. In het boven-
staande gebruiken wij dit woord ook — en misschien met meer recht —
voor de vermindering van het aantal ladingscentra van den wand (in
het binnenbelegsel van de dubbellaag) door den overgang van de geioni-
seerde plaatsen in ongedissocieerde -ONa groepen, waardoor de ionen-
atmosfeer ter plaatse gedeeltelijk zal verdwijnen.

Men kan naast elk£iar onderscheiden de oorspronkelijke amylose, welke
een ladingsnulpunt (geheel ongedissocieerde -OH groepen in den wand)
heeft in zuur milieu en het uiteindelijk geheel bezette Na-amylaat, dat
een ladingsnulpunt (geheel ongedissocieerde -ONa groepen in den wand)
heeft in alkalisch milieu. Deze beide vormen kutmen door toevoeging van
NaOH in elkaar overgaan, waarbij het Na-ion als pH- bepalend ion fun-
geert.

coacervatie manifesteert zich in den vorm van microscopisch
kleine druppeltjes, die na eenige uren reeds in vloksels overgaan.
Dat coacervatie kan optreden is nu duidelijk, inamers van de
beide, daartoe noodige condities: a) verzwakking van de capil-
lair-electrische lading en b) gedeeltelijke dehydratatie, is de eer-
ste door de stijging van de loogconcentratie veroorzaakt, de
tweede door toevoeging van een voor vlokking onvoldoende hoe-
veelheid alcohol tot stand gebracht.

Deze voortgaande ontlading van het micel door stijgende NaOH
concentratie en de daarmee gepaard gaande vermindering van
de hydratatie der oppervlaktegroepen, zou op den duur moeten
leiden tot het te gronde gaan van het sol.

Inderdaad ziet men dat gebeuren bij het kiezelzuur sol. Ook hier
kan men aannemen, dat het de vorming van ionogene plekken in
het oppervlak van het micel is, die bijdraagt tot de stijging van
de relatieve viscositeit van het negatieve sol bij toevoeging van
kleine hoeveelheden NaOH. Ook hier ontwikkelt zich daarbij een
meer volledige dubbellaag. Verdere opvoering van de NaOH-con-
centratie voert nu tot indrukken van de dubbellaag en tot ont-
lading en inderdaad vlokt het sol bij 0.2 N en hoogere NaOH
concentraties. Bij lang staan van het vloksel in loog kunnen ook
de binnen in het micel gelegen hydroxylgroepen tot reactie
komen en bij omschudden gaat dan het vloksel moleculair-dis-
pers als Na-silicaat in oplossing.

Bij het amylosesol komt de viscositeitsdaling tot stilstand vóór
het vlokkingsgebied is bereikt. Vanaf ongeveer 1.5 N NaOH
neemt de kurve een horizontaal verloop aan.

Het traject van 1.5-3.0 N NaOH

Bij cellulose, dat zich voor een dergelijke analyse beter leent,
hebben wij kunnen aantoonen, dat bij voldoend hooge NaOH
concentratie tenslotte alle in het micel gelegen hydroxylgroepen
tot reactie komen en NaOH gaan binden (zie Hoofdstuk VI),
een conclusie, waartoe ook Liepatoff bij cellophaan is gekom-
men 1). Bij cellulose begint deze inwendige Na-alcoholaatvorming

1) LIEPATOFF, Zeitsch. anorg. Chem. 192, 383 (1930).

duidelijk op te treden bij circa 1.5 N NaOH en het is te verwach-
ten, dat bij de geringere ketencohaesie der amylose reeds bij
lagere NaOH-concentratie een uitwisselen van H tegen Na in
het kristallietrooster zal plaats hebben. Dat voor deze reactie
weer een hoogere NaOH-concentratie noodig is dan bij de vrije
of de in de cohaesie-plaatsen der mieellen gelegen hydroxyl-
groepen, is te verwachten, immers hier moet de weer hoogere
cohaesie der molecuulketens in het micel worden overwonnen.
Het indringende Na-ion brengt een sterkere hydratatie der
binnen het micel gelegen hydroxylgroepen met zich mee. Dit
hydratatiewater moet tusschen de ketens zijn plaats vinden, wat
als gevolg zal hebben, dat deze uiteen gaan wijken en het micel
gaat uitdijen. Deze vergrooting van het micelvolume werkt direct
viscositeitsverhoogend. Men zou dan ook mogen verwachten, dat,
waar bij stijgend NaOH-gehalte de Na-binding in het micel steeds
toeneemt, de viscositeitskurve niet horizontaal zou verloopen,
maar zou stijgen. Men moet echter overwegen, dat bij stijgend
NaOH-gehalte het indringend Na-ion steeds minder hydratatie-
water met zich kan brengen, immers in hooge concentratie werkt
NaOH ook zelf uitzoutend.

Voegt men in dit stadium een hoeveelheid alcohol aan het sol
toe, juist voldoende om den diffusen hydratatiemantel aan de
buitenzijde van het micel te verstoren, zoodat de nu uitgedijde
mieellen zich op daarvoor geschikte plaatsen met elkaar kunnen
verkleven, dan ziet men het geheele sol vast worden tot een
helder doorzichtig gel. In een 0.2 % amylum solubile sol ge-
beurt dit bijv. voor een loogconcentratie van 1.8 N bij 20 vol %
alcohol. De mieellen, die op enkele punten ten opzichte van
elkaar geïmmobiliseerd zijn, vullen nu blijkbaar door hun uitge-
dijden toestand de geheele ruimte van het sol. Verhooging van
de alcoholconcentratie verstoort ook de inwendige hydratatie der
mieellen en het sol vertoont nu een normale vlokking.
Bij concentraties hooger dan 3.5 N NaOH heeft ten slotte de
oppervlakkige dehydratatie van het micel reeds door de loog zelf
plaats. Het sol gelatineert nu ook zonder toevoeging van alcohol.

SAMENVATTING

De verandering van de relatieve viscositeit van amylum solubile
sol wordt gemeten in afhankelijkheid van de loogconcentratie
over een traject van O tot 3 N NaOH. Zij stijgt krachtig tus-
schen O en 0.12 N, daalt vervolgens tot een concentratie van
1.2 N, om van daaraf tot 3 N NaOH een constante waarde te
behouden.

De voorstelling wordt gevormd, dat de hydroxylgroepen in het
oppervlak van het amylose-micel door dissociatie van de water-
stofionen als ladings- en hydratatiecentra kunnen fungeeren. De
mate van dissociatie wordt bepaald door de pH van het milieu.
In neutraal en zwak zuur milieu is deze dissociatie zeer gering,
de ladingsdichtheid van het oppervlak klein, de condities onvol-
doende om de kristallietcohaesie in de micellen geheel te over-
winnen. In alkalisch milieu worden de functies der hydroxyl-
groepen als ladings- en hydratatiecentra versterkt door toename
van de dissociatie, gevolgd door uitwisseling van het H-ion tegen
het Na-ion in het oppervlak. Bij voortgezette toevoeging van
NaOH neemt de ladingsdichtheid van den wand toe en kan zich
om het deeltje een dubbellaag opbouwen, die bij circa 0.1 N
NaOH een maximale uitgebreidheid heeft.

In tegenstelling met lyophiele kolloiden als agar of arabische
gom, waar zich door de grootere ionisatie-tendens der opper-
vlakte-groepen (—so4h, —COOH) reeds in neutraal milieu een
voldoende ladingsdichtheid en een uitgebreide dubbellaag aan
den micelwand ontwikkelen, is daarvoor bij . amylose een gebied
van hoogere pH vereischt.

Bij toenemende NaOH-concentratie zal dissociatie en uitwisse-
ling van de H- tegen Na-ionen achtereenvolgens plaats hebben:

a.nbsp;bij de in het vrije oppervlak van micel of micelconglome-
raat liggende OH-groepen (traject van 0.— 0.1 N NaOH, ver-
hooging van de ladingsdichtheid en opbouwen van de dubbel-
laag) ,

b.nbsp;bij de OH-groepen gelegen op de plaatsen van het micel-
oppervlak, waarmee deze in de conglomeraten zijn verkleefd,
waartoe een dergelijke NaOH-concentratie moet worden bereikt,
dat de kristallietcohaesie kan worden overwonnen (traject van

0.1—1.2 N, uiteenvallen van de conglomeraten, daling van het
viscosimetrisch volume),

c. bij de OH-groepen, die deel uitmaken van de binnen in het
kristalliet gelegen molecuulketens. Hiervoor is een NaOH-con-
centratie noodig, waarbij de molecuulcohaesie kan worden over-
wonnen (traject boven 1.2 N, optreden van inwendige hydra-
tatie, uitdijen van het micel).

Deze processen grijpen waarschijnlijk gedeeltelijk over elkaar
heen.

In het traject van 0.1—1.2 N heeft ook indrukking van de
dubbellaag en ontlading van den wand plaats. Dit kan het optre-
den van auto-complex-coacervatie bij toevoeging van kleine
hoeveelheden alcohol in dit gebied verklaren.
In het traject tusschen 1.5 en 3.0 N NaOH veroorzaakt toevoe-
ging van weinig alcohol gelatineering van het sol, tengevolge
van oppervlakkige dehydratatie van de nu sterk gezwollen micel-
len. Ten slotte wordt deze dehydratatie in concentraties boven
3.5 N NaOH door de loog zelf bewerkt.

Hoofdstuk in

OMLADINGSVERSCHIJNSELEN BIJ AMYLOSE-SOLEN

§ 1. Wanneer het juist is, dat in stijgend alkalisch milieu de
hydroxyl-groepen in het oppervlak van het amylose-micel zich in
steeds grootere mate tot ladingscentra ontwikkelen, moet dit tot
uiting komen in de concentratie van meerwaardige positieve
ionen, noodig om het sol electrophoretisch om te laden, dat wil
zeggen, de hoeveelheid meerwaardige positieve ionen, die op
het miceloppervlak geadsorbeerd moet worden, om het totaal der
aanwezige negatieve ladingen naar buiten te compenseeren, moet
in alkalisch milieu stijgen.

Om dit na te gaan hebben wij de hoeveelheid hexolnitraat noodig
voor de electrophoretische omlading van een amylum-sol voor
verschillende waterstofionenconcentraties bepaald. De methodiek
en de theorie hiervan zijn door H. G. Bungenberg de Jong en
zijn medewerkers uitgewerkt en reeds uitvoerig beschreven i).
Ten einde een microscopisch zichtbaar ontmenggebied te krijgen,
was het noodig te werken in een aceton-water milieu, dat wij
samenstelden door toevoeging van 12.5 cc aceton op 50 cc totaal
oplossing. De ladingsnulpunten werden voor iedere pH bepaald
voor drie amylum-concentraties, waartoe per 50 cc oplossing
respectievelijk 2, 5 en 10 cc van een 2 % oplossing van amylum
solubile, tezamen met de gewenschte hoeveelheid loog en hexol-
nitraat, werden toegevoegd. Met het oog op den eigen zuurgraad
van de amylose werd tevoren door titratie-kurven vastgesteld
de hoeveelheid loog, die bij ieder der drie amylum-concentraties
moest worden gevoegd om een bepaalde, gelijke eind-pH te ver-
krijgen.

De meting der electrophorese-snelheden geschiedde in een kuvet
volgens het principe van die beschreven door Bungenberg de
Jong en Van der Linde 2), met gebruikmaking van een poten-
tiaalverschil tusschen de zilver-electroden van 100 V.

1)nbsp;BXJNGENBERG de jong en VAN DER LINDE, Biochem. Zt. 262,

BmGENSRG DE JONG en DE HAAN, Biochem. Zt. 263, 33 (1933).

2)nbsp;Inmiddels nader beschreven in: BUNGENBERG DE JONG en TEU-
NISSEN, Ree. trav. chim. 54, 460 (1935) onder I.

Verandering in alkalisch gebied

§ 2. Voor een serie pH's, die door toevoeging van loog aan de
amylum-oplossing werden verkregen, zijn de resultaten in tabel
II vereenigd.

Hierin geeft de eerste kolom aan de pH, waarop telkens de drie
amylum concentraties met loog werden ingesteld. De tweede
kolom vermeldt de evenwichtsconcentratie in duizendste mil-
liaeq. (ju, aeq.) per Liter van hexolnitraat in het ladingsnulpunt,
verkregen door de voor dit punt toegevoegde hoeveelheid hexol-
nitraat voor de drie amylumconcentraties te extrapoleeren naar
de amylumconcentratie nul. In de derde kolom is geplaatst het
hexolgetal, dat is de absolute hoeveelheid hexol in aeq., die
in het ladingsnulpunt per gram amylum aan het oppervlak is
geadsorbeerd. Tenslotte is in de laatste kolom jde reciproke
waarde van dit hexolgetal vermeld, dat is de hoeveelheid amylum
in grammen, waarvan de totale negatieve oppervlaktelading in
oplossing juist zou kunnen worden gecompenseerd door adsorp-
tie van 1 aeq. hexol.

Voor hoogere loogconcentraties wordt de doorvoering van deze
methode bemoeilijkt en tenslotte omnogelijk gemaakt door de
ontleding, die het komplexe hexolzout in het sterkere alkalisch

TABEL II

milieu ondergaat. Uiterlijk manifesteert zich dit door het ver-
loopen van de kleur der oplossing van roodbruin naar rose. In
de metingen treedt dan gelijktijdig een verschuivmg van de
electrophorese-snelheden met den tijd op naar grooter negatieve
resp. kleiner positieve waarden. Bij pH 10.8 is deze ontledmg
reeds zeer storend, zoodat aan de daarvoor vermelde getallen
geen waarde van bijzondere nauwkeurigheid moet worden toe-
gekend.

•25000

pH

7 8 9
fig. 2.

In fig 2 is het verloop van de geadsorbeerde hoeveelheid hexd
per gram amylum in het ladingsnulpunt als functie van de pH
door een getrokken lijn aangegeven, terwijl de gestippelde hjn
het verloop van het reciproke hexolgetal weergeeft.
Het is uit tabel II en uit de figuur wel zonder meer duidelijk,
dat bij stijgende pH de hoeveelheid te adsorbeeren hexol, noodig
om een gegeven hoeveelheid amylum electrophoretisch om te
laden, toeneemt, dat wil zeggen: het aantal ladingsplekken op
het amylum-miceloppervlak neemt toe bij dalende waterstofio-
nenconcentratie der oplossing.

De daling van het reciproke hexolgetal is aanzienlijk en uit de
tendens van de kurve zou men kunnen afleiden, dat, wanneer
de bepaling ook bij concentraties van 0.1 N NaOH mogelijk was,
daar waarden voor het reciproke hexolgetal gevonden zouden
worden, die in de orde van grootte zouden komen van die van
agar of arabinezuur. Met andere woorden, het is niet onwaar-
schijnlijk, dat de ladingsdichtheid, die laatstgenoemde kolloiden
reeds in zuiver water ontwikkelen, ook bij amylose valt te reali-
seeren, maar slechts bij een andere H / OH- verhouding dan
in water het geval is, een conclusie, waartoe ook de analyse van
de viscositeitskurve ons heeft geleid. Dit zou dan zijn oorzaak
moeten vinden in de verschillende neiging tot ionisatie der opper-
vlakte-groepen in beide gevallen.

Bij nadere beschouwing is het resultaat van deze serie proeven
echter niet zoo eenvoudig, als het op het eerste gezicht lijkt.
Ten eerste valt op de abnormaal sterke stijging van de hexol-
evenwichtsconcentratie bij hooger NaOH-gehalte; Dit kan zijn
verklaring vinden eenerzij ds in de dichtheidstoename van de
Na-ionen atmosfeer van de dubbellaag bij hoogere ladingsdicht-
heid van den wand, anderzijds wellicht door de toenemende
moeilijkheid verdere hexolionen op het oppervlak te doen adsor-
beeren, wanneer dit reeds voor een zeker gedeelte is belegd met
hexolionen, die immers een belangrijke overschotlading naar
buiten hebben.

Een andere moeilijkheid is de volgende: Neemt men aan, dat
het de dissociatie der H-ionen in het oppervlak is, die de grootte
van de potentiaalsprong micel-water mede bepaalt, dat wil zeg-
gen in de terminologie van Veewey i), dat de H- en OH-ionen
voor het amylosesol als potentiaal-bepalende ionen fungeeren,
dan moet deze dissociatie, dus de ladingsdichtheid en dus het
hexolgetal, in lineair verband staan met de logarithme van de
concentratie dezer ionen in de buitenvloeistof, dus met de pH.
Het is niet uitgesloten, dat dit voor het begin der kurve, bij
lage pH, inderdaad het geval is; in hoogere NaOH concentraties
gaat het echter zeker niet meer op.

1) VERWEY, Dissertatie Utrecht (1934).

Men moet hierbij echter niet uit het oog verliezen, dat er dan
reeds in het sol een belangrijke hoeveelheid NaOH is gebracht,
die met iedere verschuiving over een pH-eenheid met het tien-
voudige stijgt, terwijl daarnaast voor het bereiken van het om-
ladingspunt een hoeveelheid hexolnitraat moet worden toege-
voegd, die juist in dit gebied onevenredig sterk met de pH stijgt.
Deze ophooping van electrolyten zal in de eerste plaats haar
invloed doen gelden op de uitgebreidheid van de diffuse ionen-
dubbellaag van het deeltje. Deze zal steeds verder binnen het
vastzittende gedeelte van de dubbellaag worden gedrukt, waar-
door bij gelijkblijvende wandlading de electrophoretische poten-
tiaal zal dalen. Wil men deze potentiaal niettemin op een bepaalde
waarde houden, dan zal dit slechts kunnen gebeuren door de
lading van den wand zelf verder te verhoogen, d.w.z. hierop
weer meer ionen te doen adsorbeeren. Het is dan ook niet
uitgesloten, dat de gevonden hexol-omladingsgetallen iets groo-
ter zijn, dan met de ware ladingsdichtheid zou overeenkomen.

Verandering in zuur gebied

§ 3. De vraag rijst nu, of bij toenemende waterstofionen-con-
centratie der oplossing de dissociatie der hydroxyl-groepen in
het miceloppervlak geheel kan worden teruggedrongen en welke
waarde in dat geval de grensvlak-potentiaal, respectievelijk het
hexolgetal zullen hebben.

Daartoe hebben wij bij een amylum solubile sol, waaraan toe-
nemende hoeveelheden HCl waren toegevoegd, de verandering
van het hexol-getal gemeten, op dezelfde wijze als hierboven
beschreven. Ook hier geschiedde de meting voor iedere pH in
drie amylum-concentraties, terwijl de benoodigde hoeveelheid
HCl weer uit titratiekurven werd afgeleid.
De resultaten van deze serie zijn in tabel IH en in fig. 3 weer-
gegeven, De beteekenis van de lijnen in deze figuur is dezelfde
als in fig. 2.

Bij toeneming van de waterstofionen-concentratie, daalt aan-
vankelijk inderdaad de hoeveelheid voor omlading te adsorbee-
ren hexol, d.w.z. daalt de ladingsdichtheid van den wand verder.
Na het passeeren van pH circa 3.7 neemt het hexolgetal dan

30000

100-

25000

20000

50

pH

3.5 4.0

flg. 3.

wel weer toe, echter manifesteert zich daarbij gehjkertijd een
uitgesproken stijging van de evenwichtsconcentratie. Dezelfde
beschouwingen, die hieraan in de vorige paragraaf werden ver-
bonden, zijn ook hier van toepassing: de antagonistische wer-
king van de stijgende hoeveelheid HCl en de invloed van de

TABEL III

toenemende electrolyt-concentratie op de uitgebreidheid van de
diffuse dubbellaag.

Er is echter een andere aanwijzing, dat pH 3.7 een kenmerkend
punt is voor het amylumsol. Wij hebben voor drie amylum-con-
centraties, verkregen door resp. 2, 5 en 10 cc van een 2 %
amylum solubile oplossing te verdunnen op 50 cc, nagegaan de
verschuiving van de pH met toenemende concentraties HCl. De
resultaten hiervan zijn in tabel IV weergegeven.

TABEL IV

Hieruit volgt, dat, wanneer de oplossing een pH van circa 3.7
heeft bereikt, de concentratie van het amylumsol van geen in-
vloed meer is, d.w.z. dat vanaf die pH de amylum niet meer
bijdraagt tot de bepaling van de waterstof ionen-concentratie,
hetgeen daarvóór nog uitgesproken het geval is. Het beeld, dat
hier de dissociatie der aanwezige oppervlaktegroepen geheel is
teruggedrongen, vindt hierin bevestiging.

Niettemin blijkt nu, dat ook in dit milieu het amylummicel nog
een duidelijke electrophoretische beweging vertoont naar de
positieve pool, d.w.z. dat er een potentiaalverval deeltje-vloeistof
is blijven bestaan. Ook uit anderen hoofde is er bij lyophiele kol-
loiden al verondersteld, dat er naast de potentiaal tengevolge
van de ionisatie van de oppervlaktegroepen (ladingscentra), nog
een andere bron van electrokinetische activiteit moet zijn i).

1) KRUYT, Transact. Faraday Soc. 31, 28 (1935)

BUNGENBERG DE JONG en VAN DER LINDE, Biochem. Ztschr.

262, 161 (1933).

Men heeft deze gezocht in een polaire wateradsorptie op die
deelen van het oppervlak, die zich tusschen de ionogene groe-
pen bevinden, hoewel het hierbij de vraag blijft of deze orientatie
gevolg, dan wel oorzaak van den potentiaalsprong is.
Wij geven er voorloopig de voorkeur aan deze overblijvende po-
tentiaal als van dezelfde geaardheid te beschouwen als die aan
een paraffine-water grensvlak, temeer, waar de bouw van het
gedeelte van den amylosewand gelegen tusschen de ionogene
plekken, ook dien van een paraffine-wand nabij moet komen.
De totale potentiaal amylosemicel-water zou dan uit twee deelen
zijn opgebouwd: 1. een potentiaal tengevolge van dissociatie der
ionogene groepen en de ontwikkeling hiervan tot ladingscentra
en 2. een „paraffine-grensvlakpotentiaalquot;.

Deze laatste zou dan het electrokinetisch gedrag moeten beheer-
schen, wanneer de dissociatie van de ionogene groepen is terug-
gedrongen, in ons geval in een milieu met pH ongeveer 3.7.
Om na te gaan in hoeverre deze overblijvende potentiaal inder-
daad vergelijkbaar is met die van een paraffine-grensvlak, heb-
ben wij in dit pH gebied de concentratie aan AlClg, noodig voor
omlading van het amylumsol, bepaald. Wij kozen AICI3 om een
vergelijking te kunnen maken met de waarnemingen van Kexjyt
en Ruyssen 1) aan paraffine-capillairen.

Deze paraffine-capillairen werden daarbij vóór de potentiaal-
meting doorgespoeld met de betrokken electrolytoplossing, waar-
bij aan den wand zooveel electrolyt kan worden geadsorbeerd,
tot deze in evenwicht staat met de nieuw toegevoerde oplossing.
De electrolyt-concentraties, waarbij volgens deze auteurs de
potentiaal van den capillairwand van teeken verandert, is dan
ook het beste te vergelijken met de evenwichtsconcentratie bij
het ladingsnulpunt in onze metingen.

Voor dit ladingsnulpunt vonden wij de waarden in tabel V weer-
gegeven.

Dat in zuurder milieu de evenwichtsconcentratie nog iets stijgt,
hoewel de geadsorbeerde hoeveelheid verder daalt, is wel toe te
schrijven aan het toegevoegde HCl, dat voor het verkrijgen van
dit milieu noodzakelijk is.

1) KRUYT en RUYSSEN, Proc. Roy. Acad. Amsterdam 37. 498 (1934).

TABEL V

Voor de omladingsconcentratie van paraffine vonden Kkuvt en
Ruyssbn nu 5.25 ^ aeq. AICI3 per Liter, terwijl met eemge
andere gegevens uit de literatuur het volgende tabelletje is
samen te stellen voor de Al-omlaad-concentraties bij verschil-
lende stoffen:

kruyt, Koll. Ztschr. 22, 81 (1918) glasnbsp;2.3 ,x aeq.

Powis, Zt. phys. Chem. 89, 91

(1915) cylinderolie 50-60 /x aeq.

lottekmosbr, Transact. Faraday

Soc. 31, 411 (1935) cellulosenbsp;200 (i aeq.

BRIGGS, J. phys. Chem. 32, 641,

1646 (1928) cellulosenbsp;1600 fi. aeq.

Men ziet, dat de voor amylum bij pH 3.7-4.5 gevonden waarde
van 14-23 aeq. heel goed past bij de voorstelling, dat de
besproken rest-potentiaal met die van een paraffine-grensvlak
vergelijkbaar is.

SAMENVATTING

Er wordt aangetoond, dat de hoeveelheid positief hexol-ion, die
OP het amylose-oppervlak moet worden geadsorbeerd om de aan-
wezige negatieve ladingen electrophoretisch te compenseeren,
met stijgende alkaliteit van de oplossing toeneemt, bij stijgende
zuurgraad daalt. De conclusie in het voorgaande hoofdstuk ge-
vormd dat de ladingsdichtheid van den amylose-wand stijgt met
toenemende pH van het milieu, wordt hiermede bevestigd.

Bij toevoeging van NaOH resp. HCl boven een bepaalde grens
treden secundaire invloeden op, die zich manifesteeren in een
abnormale stijging van de hexol-evenwichtsconcentratie, die
voor deze adsorptie noodig is.

In voldoend zuur milieu wordt de dissociatie van de oppervlakte-
groepen geheel teruggedrongen. Er blijft niettemin een electro-
phoretische activiteit bestaan. Uit omladingsbepalingen met
AICI3 wordt aangetoond, dat de resteerende grensvlakpotentiaal
in orde van grootte vergelijkbaar is met die van een paraffine-
wand.

Hoofdstuk rV
AMYLOPHOSPHORZUUR

§ 1. De geringe ladingsdichtheid van amylose in neutraal of
zwak zuur gebied, waarvan wij de oorzaak hebben gezocht in
de zwakke dissociatie der hydroxylgroepen in dat milieu, kan
in enkele gevallen het afwijkende kolloide gedrag verklaren in
vergelijking met dat van andere lyophiele biokolloiden, als agar
of arabisehe gom, bij welke het sterker ionogeen karakter der
oppervlaktegroepen reeds in water een hooge ladingsdichtheid
doet ontstaan.

Dat de geringe stabiliteit van een amylumoplossing aan deze
onvoldoende ladingsdichtheid valt toe te schrijven, hebben wij
reeds besproken. Ook de kleine loopsnelheid in de electrophorese-
kuvet kan hierin ten deele haar oorzaak hebben. Het is verder
niet onwaarschijnlijk, dat het hooge goudgetal der polymere
koolhydraten samenhangt met hun geringe ladingsdichtheid.
Zijn voldoende ladingscentra op het miceloppervlak van een
lyophiel kolloid aanwezig, dan is het mogelijk door adsorptie
van tegengestelde geladen ionen tot autocomplexcoacervatie te
komen. Hoe grooter de ladingsdichtheid, met des te lager waar-
dig tegengesteld ion kan dan coacervatie of complex-flocculatie
worden bewerkstelligd. Zoo gebeurt dit bij Na-agar en Na-ara-
binaat reeds bij 4—1 zouten. Amylum is echter in water zelfs
met een 6—1 zout (hexolnitraat) niet tot coacervatie te bren-
gen 1). Bij bezetting van de beschikbare ladingscentra met
hexolion is de ladingstegenstelling tusschen de miceloppervlak-
ken te gering om deze ten opzichte van elkaar te immoboliseeren.
Toevoeging van aceton, waardoor de adsorptie van electrolyten
wordt bevorderd, kan in dit geval flocculatie teweeg brengen.
Voert men echter de ladingsdichtheid van het amylummicel op,
door de waterstofionenconcentratie van de oplossing te doen
dalen, dan nadert de toestand tot dien der anderen kolloiden.
Wij vonden dan ook, dat amylum solubile reeds in een milieu

1) Zie bijv. samenvattend overzicht bij BUNGENBERG DE JONG, VAN
DER LINDE en DE HAAN, Ree. trav. chim. 54, 17 (1935).

van 0.05 N NaOH met hexolnitraat autokomplexvlokking kan
geven, zonder dat toevoeging van aceton noodig is.
Op dezelfde oorzaak, te geringe attractie der tegengesteld gela-
den miceldeelen tengevolge van onvoldoende ladingsontwikke-
ling bij amylum, is reeds gewezen om het ontbreken der com-
plexcoacervatie tusschen amylum solubile en positief geladen
eiwitten te verklaren i). Geheel ontbreken doet de complexvor-
ming bij amylum solubile en gelatine niet, maar het verschijnsel
treedt in veel geringer mate op, dan met arabische gom of an-
dere negatieve komponenten het geval is. Glycogeen, dat ge-
heel phosphorzuurvrij is, vertoont geen enkele aanduiding van
coacervatie met gelatine e.d.

De ontwikkeling van de ladingscentra van het amylose-micel door
verlaging van de waterstofionenconcentratie sluit echter een ge-
heele verandering van het milieu in zich.
Wanneer het beeld juist is, dat het de verschillende dissocia-
tiegraad van de oppervlaktegroepen is, die amylose in oplossing
van andere lyophiele kolloiden onderscheidt, moet het mogelijk
zijn door invoering van sterker ionogene groepen in de amylose
deze meer het karakter der andere lyophiele kolloiden te geven.
Van de verhooging van lading en hydratatie door invoering van
een sterk ionogene groep, waardoor zelfs een normaal niet dis-
pergeerbaar kolloid volkomen tot dispersie kan worden gebracht,
is de xanthogeneering van cellulose een bekend voorbeeld.

Verestering van amylose met phosphorzuur

§ 2. Om verschillende redenen hebben wij voor amylose de
phosphyleering gekozen, zooals die reeds door Keeb 2) en later
door Samec en Mayer s) is beschreven.

6 gram amylum solubile werden op de gebruikelijke wijze in
150 cc heet water opgelost. Na afkoeling werd de oplossing in
een hoog cylinderglas in ijs geplaatst en met 24 gram zuiver
CaCOs vermengd. Uit een druppeltrechter werd nu een oplossing
van 5 gram POCI3 in 10 cc chloroform bij gedruppeld in zulk

1)nbsp;BUNGENBERG DE JONG, Protoplasma 15, 110 (1932).

2)nbsp;KERB, Biochem. Ztschr. 100, 3 (1919).

8) SAMEC en MAYER, Koll. Beih. 16, 91 (1929).

een mate, dat de geheele hoeveelheid in ongeveer 2 uur was
toegevloeid. Gedurende de toevoeging en nog ongeveer een half
uur na afloop daarvan werd met een mechanische roerder het
reactiemengsel krachtig geroerd, terwijl met behulp van ijs de
temperatuur beneden 4° C. werd gehouden. Na afloop der men-
ging werd 200 cc koud water toegevoegd en het geheel zonder
verdere afkoeling gedurende den nacht aan zich zelf overgelaten.
Hierbij heeft nog eenige koolzuurontwikkeling plaats, terwijl het
mengsel van Ca-carbonaat en -phosphaat zich grootendeels op
den bodem afzet. De oplossing werd door centrifugeeren geheel
van dit neerslag bevrijd en daarop vermengd met een gelijk
volume 98 % alcohol.

Hierbij precipiteert het gevormde Ca-zout van amylophosphor-
zuur terwijl het tevens gevormde CaClg grootendeels in het
alcohol-watermengsel in oplossing blijft. Het zeer vlokkige pre-
cipitaat werd door decantatie met 50 % alcohol eemge malen
gewasschen en zonder voorafgaande droging in ongeveer 500 cc

koud water opgelost.nbsp;, , , , .

Het is gewenscht het precipitaat niet te lang met alcohol m aan-
raking te laten en het evenmin door afzuiging te ver te drogen,
daar in beide gevallen de her-oplossing in water door veroude-
ring schijnt te worden belemmerd.

Om de laatste hoeveelheden electrolyt (voornamelijk CaCla)
en de nog aanwezige alcohol te verwijderen en tevens het Ca-
zout van amylophosphorzuur in het vrije zuur over te voeren,
werd de zoo verkregen oplossing, die zeer sterk opalescent is,
in een electrodialysator tegen gedestilleerd water gedialyseerd.
De daarvoor noodige spanning werd langzaam opgevoerd tot
ongeveer 60 V, op zoodanige wijze, dat geen merkbare tempe-
ratuurstijging in het diaJysevat optrad. Na 2—3 dagen was in de
oplossing geen Ca meer aan te toonen. Het einde van de dialyse
kenmerkt zich meestal, doordat zich een geconcentreerde oplos-
sing van amylophosphorzuur door electrodecantatie m den vorm
van een licht opalescente laag onder een waterheldere bovenlaag
afscheidt. Deze laag werd afgeheveld en de amylophosphorzuur-
oplossing door verdunning op een drooggewicht van, als regel,
1 % gebracht.

Voor de bepaling van het phosphorgehalte van dit zuur hebben

wij de methode van Maegeet S0eensen i) voor de bepaling van
kleine hoeveelheden phosphor in organische stoffen, het meest
practisch gevonden: indampen en destrueeren in een Kjeldahl-
kolf met geconcentreerd zwavelzuur en salpeterzuur, overvoeren
van het phosphorzuur in ammoniumphosphormolybdaat, oplos-
sen hiervan in loog en terugtitreeren met zwavelzuur.
Het amylophosphorzuur op bovenbeschreven wijze bereid (I) be-
vatte 0.5 % P9O5 op de droge stof berekend. Verestering van
dezelfde hoeveelheid amylum met de dubbele hoeveelheid POCI3
als boven beschreven (10 gram POCI3 in 20 cc chloroform, onder
toevoeging van 30 gram CaCOa) leverde een amylophosphorzuur
(H) met 0.8 % P2O5.

Ladingsdichtheid van amylophosphorzuur

§ 3. In de eerste plaats hebben wij willen nagaan of inderdaad
de ladingsdichtheid ten gevolge van de invoering van deze iono-
gene groepen is gestegen ten opzichte van het oorspronkelijke
amylum.

Men zou kunnen opperen, dat hierbij op de plaats van iedere R-
OH groep, die als ladingsplek bij de amylose fungeerde, nu een
tv/eewaardige R-OPO3H2 groep is ontstaan, waardoor het hexol-
getal dus tweemaal zoo groot verwacht zou kunnen worden. Dit
blijkt in het geheel niet het geval te zijn; bij nader inzien is het
ook niet waarschijnlijk, immers, ten eerste zal de estervorming
niet alleen aan de „lading-actievequot;, maar ook aan de andere
hydroxylgroepen plaats vinden en bovendien zullen de niet ver-
esterde hydroxylgroepen zich na de reactie weer tot ladings-
centra ontwikkelen in de verhouding van de dan heerschende
waterstofionen-concentratie van de amylophosphorzuur-oplos-
sing.

Inderdaad gaf de bepaling van het hexolgetal, die wij om een
vergelijking mogelijk te maken in hetzelfde aceton-water milieu
verrichtten als tevoren, een resultaat, dat met de laatste opvat-
ting in overeenstemming is. Terwijl bij pH 4.5 voor de compen-
satie van de negatieve ladingen van het amylum-sol 0.38 X 10
aeq. hexol per gram moet worden geadsorbeerd, bedraagt dit
1) MARGRET S0RENSEN, Compt. rend. Lab. Carlsberg 15 no. 10.

voor amylophosphorzuur 12.88X10 aeq., voor II 4.24X10-quot; aeq.
hexol per gram, dat wil zeggen, dat het aantal ladingsaequiva-
lenten zich bij amylophosphorzuur I tot het ruim 7-voudige, bij
II tot het 11-voudige heeft ontwikkeld. De verhouding van het
aantal éénwaardige -OH-ladingscentra van amylum tot het aan-
tal tweewaardige -OPO3H2 ladingscentra der amylophosphorzu-
ren bedraagt globaal 1 : 3.5 resp. 1 : 5.5 en niet 1 :1, zooals
uit de oorspronkelijke veronderstelling zou volgen.
In overeenstemming met de verwachting leidt invoering van een
sterker ionogene groep in het amylummicel dus tot een verhoo-
ging van de ladingsdichtheid van het oppervlak, waardoor een
grooter overeenkomst met kolloiden als agar en arabisehe gom
wordt verkregen. Evenals deze stoffen blijken de amylophos-
phorzuren nu onder daarvoor geschikte condities complexen met
eiwitten te kunnen vormen, waartoe amylum, tengevolge van zijn
geringe ladingsdichtheid niet in staat is. Met het oog op de
mogelijke biologische beteekenis van deze complexvorming van
amylophosphorzuur zullen wij daarop nader ingaan.

Coacervatie met eiwitstoffen

§ 4. Maakt men van oplossingen van amylophosphorzuur en
van een eiwit een reeks mengsels in verschillende verhoudingen
bij een door de geheele reeks constant gehouden pH, die be-
neden het isoelectrische punt van het eiwit ligt, dan kan men in
een bepaald traject van mengsels een duidelijke troebeling zien
optreden. De ligging van dit traject in de reeks der verhoudin-
gen hangt af van de gekozen pH. Ligt deze dicht bij het isoelec-
trische punt van het eiwit, dan treedt de troebeling op bij rela-
tief veel amylophosphorzuur in het mengsel; is de pH ver naar
den zuren kant verschoven, dan bij relatief veel eiwit.
Bij waarneming onder het microscoop direct na de menging
blijkt de troebeling veroorzaakt te worden door zeer kleine drup-
peltjes. Van het vloeistof karakter kan men zich overtuigen door
voorzichtig op het dekglas te drukken, waarbij de druppeltjes
zich op de bekende wijze tot rolletjes vervormen.
Na eenige uren staan vlokken de troebele mengsels meest alle
uit, waarbij de vloksels bezinken. De samenstellende deeltjes van

deze vloksels hebben als regel slechts een geringen samenhang
en bij omschudden gaat het vloksel gemakkelijk in een zeer fijne
suspensie over.

Dat wij hier inderdaad te maken hebben, aanvankelijk met een
microcoacervaat, daarna met een gef locculeerd complex-systeem,
gevormd door wederzij dsche uitvlokking van het negatief gela-
den amylophosphorzuur en het positief geladen eiwit, wordt nog
door de volgende waarnemingen bevestigd.
Toevoeging van alkali in kleine hoeveelheden aan het troebele
mengsel doet de troebeling eerst afnemen en ten slotte geheel
verdwijnen. De positieve lading van het eiwit, dat dichter bij het
isoelectrische punt wordt gebracht, wordt namelijk verminderd
en bij voldoend hooge pH wordt het eiwit zelf negatief geladen,
waardoor de ladingstegenstelling met den anderen component is
verdwenen.

Hetzelfde effect wordt bereikt door toevoeging van zuur, waar-
bij nu de lading van het amylophosphorzuur eerst wordt vermin-
derd en ten slotte bij voldoend hoogen zuurgraad beide complex-
componenten kunnen worden ontladen.

Ook toevoeging van neutrale zouten kan de pas gevormde troe-
beling weer doen verdwijnen, in overeenstemming met hetgeen
reeds herhaaldelijk bij andere complexcoacervaten is gevonden.
De oorzaak is dan te zoeken in de vermindering of vernietiging
van de capillair-electrische potentiaal van de betrokken kolloi-
den. Voegt men te voren aan de te mengen oplossingen voldoende
electroljrt toe, dan treedt de troebeling in mindere mate of in
het geheel niet op.

Anderzijds is het bij de complexen, die wij uit amylophosphorzuur
en eiwitten hebben gemaakt, ons niet gelukt deze anders dan in
den vorm van zeer kleine druppeltjes te verkrijgen, belangrijk
kleiner dan bij vele andere coacervaten het geval is, terwijl van
afscheiding van een macroscopische, vloeibare phase in geen
enkel geval sprake was. Er is reeds vermeld, dat deze coacervaat-
druppeltjes spoedig in vloksels overgaan. Is dat eenmaal ge-
schied, dan is het complex ook in hoogere mate irreversibel ge-
worden en het kan met neutraalzouten als KCl, die de vorming
kunnen belemmeren, niet weer worden gepeptiseerd. Met alkali
is dit nog wel mogelijk en in sommige gevallen ook met KCNS.

Deze beide eigenschappen, het ontbreken van macroscopische
coacervatie en de overgang in irreversibeler vloksels, schijnen
voor de complexverbindingen van het amylophosphorzuur ka-
rakteristiek te zijn. In hoeverre dit samenhangt met een onvol-
doende solvatatie, dan wel met een veronderstelde denaturatie
van den eiwitcomponent i), kunnen wij niet zeggen.

Nadere kwantitatieve gegevens over de mate van complexvor-
ming kunnen uit een viscosimetrisch onderzoek van de sol-
mengsels worden verkregen.

Wanneer twee solen van hydrophiele kolloiden worden vermengd
en de micellen behouden in de resulteerende oplossing volkomen
hun individualiteit, dan kan de viscositeit van het mengsel addi-
tief uit die van de beide componenten worden berekend. In het
geval van twee tegengesteld geladen kolloiden treedt echter een
afwijking van de additiviteit op, die des te grooter is, naar mate
de tegengestelde ladingen elkaar meer compenseeren. Het tra-
ject der mengverhoudingen, waarin de afwijking van de additivi-
teit maximaal is, valt samen met dat van de grootste troebeling
der mengsels .

Wij hebben het verloop der viscositeiten bij verschillende pH's
bepaald voor mengsels van amylophosphorzuur-sol met solen van
gelatine en van twee plantaardige eiwitten.

Amylophosphorzuur - gelatine

Het amylophosphorzuur, dat wij gebruikten, bevatte 0.8 %
P2O5 en werd in 0.12 % oplossing gemengd met een 0.12 %
oplossing van een gelatine, die door verdere zuivering van een
product van de Lijm- en Gelatinefabriek „Delftquot; was bereid en
een iso-electrisch punt 5.0 had. De viscositeiten der mengsels
werden gemeten in een viscosimeter volgens Ostwald bij 40.0° C.,
direct na menging der solen. De gewenschte waterstofionen-
concentratie der mengsels werd verkregen door toevoeging van

BUNGENBERG DE JONG, DEKKER en WINKLER, Ree. trav. chim.
53, 607 (1934).

BUNGENBERG DE JONG en DEKKER, Biochem. Zt. 212, 318 (1929),
BUNGENBERG DE JONG en ONG SIAN GWAN, Biochem. Ztschr.
221, 166 (1930).

de noodige hoeveelheid NaOH of HCl en gecontroleerd met be-
hulp van de chinhydron-electrode en van kleurindicatoren.
De resultaten zijn in tabel VI vereenigd. Hierin geeft de derde
kolom de experimenteel gevonden relatieve viscositeit van de
mengsels weer, de vierde de relatieve viscositeit berekend vol-
gens de regel der additiviteit uit die der zuivere solen en hun
verhouding in de mengsels. De laatste kolom geef aan welk
percentage de gevonden viscositeit bedraagt van de additief
berekende.

fig. 4.

De gegevens zijn in fig. 4 in grafiek gebracht. Het beeld stemt
geheel overeen met hetgeen in het geval van complexcoacervatie
verwacht kan worden. Hoe lager de pH, dat is, hoe verder de
gelatine van het iso-electrisch punt verwijderd is en dus hoe
grooter de positieve lading van dezen component, des te minder
bedraagt het gelatinegehalte van het mengsel noodig om het
minimum in de viscositeitslijn te bereiken. Verlaging van pH
doet echter tegelykertyd de negatieve lading van het amylo-
phosphorzuur verminderen, waardoor het effect van de ladings-
tegenstelling wordt verzwakt. De wederzydsche attractie van de
tegengesteld geladen mieellen en als gevolg daarvan de gedeel-

TABEL VI

telijke dehydratatie, is blijkbaar maximaal bij pH 3.5
Zichtbare coacervatie heeft niet alleen plaats bij de mengverhou-
dmg, die door het minimum in de viscositeitslijn wordt weerge-
geven, maar ook over eenigen afstand aan weerszijden daarvan
De coacervaatdruppeltjes, die zich bij de mengverhouding van
het minimum afscheiden, vertoonen in de electrophorese-kuvet
slechts weinig of geen beweging, de totale tegengestelde ladin-
gen van de componenten houden elkaar hier juist in evenwicht
Bij een iets hooger gelatine-gehalte, dan met de samenstelling
m het mimmum overeenkomt, ontstaan druppeltjes met een
duidelijk positieve, electrophoretische lading. De totale lading
van het eiwit overheerscht over die van den negatieven compo-
nent. De wederzijdsche afstooting van deze positieve overschot-
ladingen is er oorzaak van, dat in het complex een minder dichte
pakking en een hoogere hydratatie tot stand komt, dan in het
geval van volledige compensatie. Naar buiten uit zich dit in een
hoogere relatieve viscositeit.

Evenzoo ontstaan bij mengverhoudingen, waar het amylophos-
phorzuur in grootere hoeveelheid aanwezig is, druppeltjes en
flocculi met een negatieve overschotlading.
Vermeld is reeds, dat neutrale zouten de coacervatie door hun
ontladende werking op de componenten kunnen verminderen en
zelfs geheel te niet doen. Om een indruk van de grootte van
dezen invloed te krijgen hebben wij de viscositeitsmeting voor
mengsels bij pH 3.5 herhaald na vooraf aan de beide zuivere
solen KCl te hebben toegevoegd tot een gehalte van 0.02 N.
TABEL VII

Het resultaat is in tabel VII samengevat en vertoont bij verge-
lijking van de waarden voor dezelfde pH in tabel VI een be-
langrijke afzwakking van het minimum.

Amylophosphorzuur - leucosine

De mengsels van het zelfde amylophosphorzuur-sol met een sol
van het uit tarwe bereide albumine leucosine i) werden op
dezelfde wijze als boven beschreven op hun viscositeit onder-
zocht, slechts werd de temperatuur verlaagd op 30.0° C. De
resultaten zijn in tabel VIII en in figuur 5 weergegeven. De
verschijnsels zijn gelijk aan die voor het systeem amylophos-
phorzuur-gelatine beschreven.

Amylophosphorzuur - Aardappel albumine

Om nog een plantaardig eiwit ter beschikking te hebben, hebben
wij een albumine gezuiverd uit aardappelperssap.

1) Wij danken ook op deze plaats Dr. H. L. BUNGENBERG DE JONG
van de Maatschappij De Korenschoof voor het beschikbaar stellen van
een hoeveelheid van dit eiwit.

TABEL VIII

Zorgvuldig geschilde aardappelen werden in een molen tot pulp
gemalen en onder een hydraulische pers uitgeperst. Het ver-
zamelde, donkergroene sap werd met ammoniumsulfaat verza-

digd, de neergeslagen, onzuivere proteïnen werden eenige uren
met koud water geschud, waarna de gefiltreerde oplossing weer
met ammoniumsufaat werd verzadigd. Deze bewerking werd
viermaal herhaald, waarna het precipitaat vuilwit is en in op-
lossing de oorspronkelijke, donkergroene kleur van het sap vrij-
wel is verdwenen. De waterige oplossing van het laatste precipi-
taat werd nu gedurende drie dagen geëlectrodialyseerd. Naar-

TABEL IX

cc amylo-
phosphor-
zuur sol

cc albumine
sol

(V^—•?o\ / V^ —^oX

'?0 Axp. \ VO Aer.

% der
additiviteit

mate het nog aanwezige ammoniumsulfaat geheel verdween,
sloeg nog wat globuline neer, dat door filtratie werd verwyderd.
De viscositeitsmetingen geschiedden op dezelfde wijze als de
vorigen bij 30.0 ° C. Tabel IX en fig. 6 geven de resultaten weer,
waaruit ook hier het optreden van complexcoacervatie wordt
bevestigd.

fig- 6.

SAMENVATTING

Wanneer de conclusie juist is, dat het verschil in ladingsdicht-
heid en dus in het kolloide gedrag, dat door deze grootheid wordt
bepaald, tusschen amylose eenerzüds en lyophiele kolloiden als
apr en arabisehe gom anderzijds, gezocht kan worden in de
dissociatie-graad van de oppervlaktegroepen in neutraal milieu,
moet invoering van sterker ionogene groepen in het amylose-
micel dit meer het karakter van de andere lyophiele kolloiden
geven.

Inderdaad blijkt amylophosphorzuur, door verestering van amy-
lose verkregen, een des te hoogere ladingsdichtheid te bezitten,
naarmate meer phosphorzuurgroepen worden gebonden. Boven'

dien blijkt amylophosphorzuur nu, evenals de genoemde lyo-
phiele kolloiden, het verschijnsel der coacervatie te geven met
positieve componenten, waartoe onveresterde amylose niet in
staat is.

De coacervatie-verschijnselen worden beschreven voor amylo-
phosphorzuur met gelatine, leucosine en een aardappel-albu-
mine.

Hoofdstuk V

HET VRAAGSTUK DER AMYLOPECTINE

§ 1. De waarneming, dat amylose na verestering met phos-
phorzuur in staat is met eiwitten complexcoacervaten te geven,
leidt tot eenige nieuwe beschouwingen over het amylopectine-
probleem.

Het is aan de aanwezigheid van de amylopectine, het moeilijk
dispergeerbare bestanddeel van de zetmeelkorrel, dat het optre-
den van een hooge viscositeit in oplossingen van natuurlijk zet-
meel wordt toegeschreven, alsook haar neiging om bij afkoeling
z.g. stijfsels te geven. De literatuur over de amylopectine is zeer
uitgebreid, maar tot een bevredigend beeld is men nog niet ge-
komen.

Wij willen in de eerste plaats opmerken, dat een dergelijke hoog
viskeuze oplossing van zetmeel geen ware kolloide oplossing is.
Reeds het niet volgen van de wet van Poiseuille i) kan wijzen
op de aanwezigheid van micelconglomeraten of gelfragmenten
in de oplossing. Door centrifugeeren kan inderdaad een derge-
lijke gelfractie uit de dispersie worden afgescheiden 2). Bij be-
handeling in de ultracentrifuge vertoonen zich in de absorptie-
kurve twee maxima, waarvan die van de snelste sedimentatie
wordt toegeschreven aan de amylopectine, de andere aan de veel
langzamer sedimenteerende amylose zelf s). Voorafgaande ver-
wijdering van de amylopectine-fractie door electrodialyse doet
het eerst genoemde maximum verdwijnen.
Op grond van deze verschijnselen kan men zich een zetmeel-
oplossing voorstellen als te zijn een sol van amylose, waarin de
amylopectine-fractie min of meer fijn is gesuspendeerd.
Nadat vroeger de aanwezigheid van niet uitwaschbaar phos-

1)nbsp;ROTHLIN, Biochem. Ztschr. 98, 34 (1919).

KARRER en KRAUSZ, Helv. Chim. Acta 12, 1144 (1929).

2)nbsp;SHERMAN en BAKER, J. Am. Chem. Soc. 38, 1885 (1916).

3)nbsp;LAMM, Koll. Ztschr. 69, 44 (1934).

phorzuur in zetmeel was vastgesteld en daaruit de conclusie was
gevormd, dat amylose in de zetmeelkorrel ten deele als phos-
phorzure ester aanwezig is, heeft aanvankelijk Samec het eerst
dit amylophosphorzuur met de amylopeetine vereenzelvigd i).
Grond hiervoor was niet alleen het aantreffen van niet dialy-
seerbaar phosphorzuur in meerdere of mindere mate in de amy-
lopectinefracties van de meest uiteenloopende zetmeelsoorten,
maar ook het feit, dat door verzeeping van de phosphorzure
ester (bijv. door koken) een verlaging van de viscositeit van de
zetmeeloplossing kon worden bereikt, dus blijkbaar de daarvoor
verantwoordelijke amylopeetine werd ontleed.
Deze veronderstelling is later herhaaldelijk in twijfel getrok-
ken 2). Inderdaad is er bij een oplossing van amylophosphor-
zuur, dat door verestering van zuivere amylose is verkregen,
van een hooge viscositeit geen sprake.

In latere publicaties heeft Sambc er den nadruk op gelegd, dat
in de amylopeetine, behalve kleine hoeveelheden kiezelzuur en
vetzuren, steeds stikstofhoudende stoffen kunnen worden aan-
getoond 3). Dit stikstof gehalte kan bij verschillende zetmeel-
soorten zeer wisselen: in aardappel-amylopectine is het gering
ten opzichte van het phosphorzuurgehalte, terwijl uit de amylo-
peetine van de tarwe fracties zijn bereid, waarin het stikstof-
gehalte dat van het phosphorzuur belangrijk overtrof.
Samec wijzigde nu de amylopectine-theorie in zooverre, dat hij
een chemische binding aannam tusschen het amylophosphor-
zuur en een basisch eiwit, die geheel een „salzartigquot; karakter
zou hebben 4). Ook deze voorstelling bleek op den duur niet be-
vredigend en in zijn laatste publicaties toont Samec zelf aan,
dat van een strenge base-zuur neutralisatie in klassieken zin
niet gesproken kan worden s).

1)nbsp;SAMEC, Kolloidchemie der Stärke (1927), pp. 26, 27.

2)nbsp;KARRER en KRAUSZ, Helv. Chim. Acta 12, 1144 (1929).
TAYLOR en SCHOCH, J. Am. Chem. Soc. 55, 4248 (1933).
HIRST PLANT en WILKINSON, J. Chem. Soc. 1932 II, 2375.

3)nbsp;SAMEC, Biochem. Ztschr. 186, 337 (1927), 195, 72 (1928).
SAMEC en BLINC, Koll. Beih. 30, 163 (1930).

SAMEC, Ztschr. ges. Getreide-, Mühlen- und Bäckereiwesen 21, 111
(1934).

4)nbsp;SAMEC, Biochem. Ztschr. 186, 358 (1927).

5)nbsp;SAMEC, Koll. Beih. 40, 449 (1934).

Opvatting als complex

§ 2. Het ligt nu voor de hand na te gaan of het van voordeel
kan zijn de amylopectine te beschouwen als een complex van
amylophosphorzuur en een of meer proteinen, analoog aan de
geflocculeerde coacervaten, die in het vorig hoofdstuk zijn be-
schreven. De binding van de componenten zou dan niet een van
klassiek chemischen, stochiometrischen aard zijn, maar eerder
gezocht moeten worden in de wederzij dsche aantrekking en uit-
balanceering van de tegengestelde ladingen der kolloide micel-
len, waarby deze micellen grootendeels hun individualiteit in
het complex behouden.

Er is reeds op gewezen, dat het bij een gegeven pH af zal hangen
van de verhouding der beide kolloiden of het complex naar bui-
ten electrisch neutraal zal zijn (volkomen wederzijdsche com-
pensatie der tegengestelde ladingen), dan wel een positieve
of negatieve overschotlading zal dragen. Het verschillend elec-
trophoretisch gedrag van de amylopectinen of hun fracties is
langs dezen weg begrijpelijk te maken.

In aardappel-amylopectine overheerscht het gehalte van amylo-
phosphorzuur sterk over dat van de proteine. Het is dan ook te
verwachten, dat het resulteerende complex een negatieve over-
schotlading zal dragen, zich dus electrophoretisch naar de anode
zal bewegen, wat inderdaad experimenteel wordt waargenomen.
Bij tarwe kan de amylopectine, die de amylose in de zetmeel-
korrel omringt, volgens Samec en Antonovici) in verschillende
lagen gescheiden worden, waarbij het gehalte aan amylophos-
phorzuur afneemt van de binnenste naar de buitenste, het eiwit-
gehalte zich in omgekeerde richting beweegt en in de buitenste
lagen het hoogst is. Vatten wij deze lagen op als complexen met
wisselende verhouding der componenten, dan zou verwacht kun-
nen worden, dat de binnenste lagen, waar de negatieve compo-
nent overheerscht, een negatieve overschotlading zullen hebben,
dat echter de buitenste lagen, waar het proteine-gehalte stijgend
is, minder negatief, wellicht zelfs positief geladen zullen zyn.

1) SAMEC, Kolloidehemie der Stärke pp. 89, 90.

SAMEC en BLINC, Koll. Beih. 30, 163 (1930).

SAMEC en ANTONOVIC, Koll. Beih. 33, 377 (1926)

In het laatste geval zijn dan de middelste lagen juist electrisch
gecompenseerd. Inderdaad hebben Samec en zijn medewerkers
gevonden, dat de binnenste lagen van de tarwe-amylopectine
zich naar de anode bewegen, terwijl zij bij de buitenste een be-
weging naar de kathode of althans een aanwijzing in die rich-
ting hebben geconstateerd.

Dit schema vereischt dan tevens, dat de hydratatie van de
amylopectine in de tarwezetmeelkorrel van laag tot laag moet
verschillen en minimaal moet zijn in die lagen, waar de totale
ladingen van de componenten elkaar het beste compenseeren en
de micellen elkaar dus het dichtste hebben kunnen naderen.
Verschillende onderzoekers hebben deze kenmerken reeds bij
amylopectine opgemerkt en zelfs de conclusie uitgesproken, dat
amylopectine chemisch met amylose identiek zou zijn, er alleen
physisch van zou verschillen door een dichtere pakking der
moleculen en een geringere hydratatie i). Deze eigenschappen
zijn echter inhaerent aan de complexcoacervaten, waar de attrac-
tie tengevolge van de ladingstegenstelling de micellen dichter
tot elkaar doet naderen en minder gehydrateerd doet zijn, dan
in de vrije kolloide oplossing het geval is.

Deze vermindering der hydratatie zou juist een sterk verlaagde
viscositeit doen verwachten, terwijl deze bij zetmeeloplossingen
juist zeer hoog is. Wij hebben er echter reeds op gewezen, dat
deze oplossingen geen ware, maar een structuur-viscositeit heb-
ben.

In schijnbare tegenspraak met de complex-theorie zijn de eerste
waarnemingen van Samec, dat phosphyleering van amylose
alleen reeds in staat is een hooge viscositeit te voorschijn te
roepen, hetgeen hem aanleiding gaf de amylopectine met amylo-
phosphorzuur te vereenzelvigen. Als uitgangsmateriaal gebruik-
te hij echter amylose, die te voren uit amylopectine was ver-
kregen door voortgezette verzeeping in oplossing bij 120° en
verwijdering van het phosphorzuur door dialyse 2). De stikstof-
houdende stoffen bleven hierbij nu waarschijnlijk in oplossing

1)nbsp;DE VRIES, Bot. Jahresber. 1, 122 (1885).

LEPISCHKIN, Koll. Ztschr. 33, 42 (1923).

NOWOPOKROWSKI, Koll. Ztschr. 52, 302 (1930).

HIRST, PLANT en WILKINSON, J. Chem. Soc. 1933 II, 2375.

2)nbsp;SAMEC, Kolloidchemie der Stärke, pp. 24—26.

en gaven met het bij de verestering nieuw gevormde amylo-
phosphorzuur opnieuw coacervatie. Deze nieuw gevormde com-
plexen kunnen, als gelfragmenten in de oplossing van de over-
maat amylose gedispergeerd, tot een hooge viscositeit aanleiding
geven.

Bij de geflocculeerde coacervaten van amylophosphorzuur en
eiwitten, die in het vorige hoofdstuk zijn beschreven, deden wij
een hiermee analoge waarneming. Deze flocculi kunnen door
korten tijd koken met een oplossing van amylum solubile daarin
volledig worden gedispergeerd tot een schijnbaar homogene op-
lossing, waaruit zij zich bij afkoeling niet meer afscheiden. De
viscositeit van een zoo verkregen oplossing is duidelijk hooger
dan die van een even sterk geconcentreerde amylum-oplossing,
zooals uit de volgende metingen blijkt:
Relatieve doorlooptijd bij 25° C.:
2 % oplossing van amylum solubile tg /to = 4.044.
Toegevoegd 0.2 gram geflocculeerd coacervaat en 10 cc water op
100 cc oplossing van amylum solubile, tg / to = 6.366.
Samec heeft verschillende amylopectine-fracties onderscheiden
naar de kleur, die zij met een J-KJ oplossing aannemen. Deze
kleur kan van blauw in violet, rood en geel overgaan. Terwijl nu
een oplossing van amylophosphorzuur met een bepaalde hoeveel-
heid J-KJ zich zuiver blauw kleurt, vonden wij met de complexen
in het vorige hoofdstuk beschreven kleuren, die des te meer naar
violet en rood verliepen, naarmate de hoeveelheid proteine erin
toenam.

Verschillende experimenten zijn beschreven, waarbij de eigen-
schappen van natuurlijk zetmeel door behandeling met verdund
HCl of verdunde KOH worden veranderd. Daarbij worden dan
producten verkregen, die in water sneller in dispersie gaan, daar-
bij een oplossing geven, die dunvloeibaarder is en geen neiging
tot stijfselvorming meer vertoont. Blijkbaar is het hier de amy-
lopectine-component van het zetmeel, die een belangrijke ver-
andering heeft ondergaan. Het behandelen van zetmeel met
verdund HCl is vooral in de praktijk van belang bij de bereiding
van z.g. oplosbare zetmelen.

Van het standpunt van de complex-coacervatie is het begrijpelijk,
dat zoowel HCl als KOH amylopectine tot ontleding moeten

brengen, immers zoowel door verschuiving van de pH naar den
zuren als naar den alkalischen kant, ontstaan media, waarin,
hetzij door opheffing van de ladingstegenstelling, hetzij door
vernietiging van de ladingen, complexvorming niet meer moge-
lijk is. Wel is het vloeibare coacervaat belangrijk meer reversi-
bel, dan het reeds gevlokte complex, maar ook bij deze leidt
voldoend lang voortgezette inwerking van base of zuur tot een
toestand, waarin de mieellen van de complexcomponenten vrij
van elkaar aanwezig zijn. Kan dan een der componenten bijv.
door uitwasschen worden verwijderd, dan zal bij terugkeer bin-
nen het coacervatie-gebied geen of een veel geringere complex-
vorming kunnen optreden.

Bij bewerking van zetmeel met HCl is het voornamelijk de eiwit-
component, die op deze wijze kan worden uitgewasschen. Tay-
loe en zijn medewerkers i) verwijderen het proteine uit zet-
meel door dit met alcoholisch zoutzuur te verwarmen, ten einde
een naar hun meening „zuiverquot; zetmeel te krijgen. Dat zij in
dit „gezuiverdequot; zetmeel de resultaten van Samec niet kunnen
reproduceeren en er daardoor toe komen het bestaan van een
amylopeetine te verwerpen, behoeft ons achteraf niet te ver-
wonderen.

De bewerking met zuur of base zal in vele gevallen geleid kun-
nen hebben tot complicaties in den vorm van hydrolyse van de
amylose of verzeeping van de phosphorzure ester. Zien wij hier-
van af, dan moeten vwj op grond van de hierboven ontwik-
kelde voorstelling verwachten, dat, wanneer uit tarwe-amylopec-
tine het eiwit in sterkere mate wordt verwijderd dan het amylo-
phosphorzuur (of dan dit zuur wordt verzeept), er een product
moet ontstaan, dat in eigenschappen lijkt op aardappel-amylo-
pectine. Immers, door verwijdering van den positieven component
gaat het complex over in een, waarin het negatieve amylophos-
phorzuur overheerscht. Deze verandering is door samec ge-
constateerd 2), zonder dat hij daarvoor met de neutralisatie-
theorie een bevredigende verklaring kon geven.

1)nbsp;TAYLOR en IDDLES, Ind. Eng. Chem. 18, 713 (1926).
TAYLOR en WALTON, J. Am. Chem. Soc. 51, 3431 (1929).
TAYLOR en SCHOCH, J. Am. Chem. Soc. 55, 4248 (1933).

2)nbsp;SAMEC, Koll. Beih. 33, 95 (1931).

Omgekeerd is te verwachten, dat aardappel-amylopectine, als
complex met een groote negatieve overschotlading, in staat moet
zijn onder geschikte condities met positief geladen eiwitten coa-
cervatie of complexvorming te geven, waarbij uiteindelijk weer
producten gelijkend op tarwe-amylopectine moeten worden ver-
kregen. In deze richting kunnen de viscositeitsveranderingen,
die Samec bij toevoeging van eiwit aan een oplossing van aard-
appelzetmeel waarnam, alsmede de door VoN Pkzylecki be-
schreven binding van eiwit aan aardappel-amylopectine worden
verklaard i).

Amylum solubile

§ 3. Voortgezette verwijdering van den eiwit-component moet
tenslotte leiden tot een product met de eigenschappen van een
oplosbaar zetmeel. In het gevormde systeem kan geen coacer-
vatie of complexvorming meer plaats vinden door het ontbreken
van een van de daarvoor noodzakelijke componenten.
Het is als zoodanig, dat wij meenen het amylum solubile Merck,
waarmee wij het grootste deel van onze waarnemingen hebben
gedaan, te moeten opvatten, namelijk als een natuurlijk zetmeel,
waaruit de eiwit-component is verwijderd. De oplossing hiervan
is dan ook een sol van amylose, vermengd met een kleine hoe-
veelheid uit de amylopectine-fractie resteerend amylophosphor-
zuur. Het is deze kleine hoeveelheid organisch gebonden phos-
phorzuur, die de stabiliteit van een amylose-oplossing in water
belangrijk verhoogt. Wij hebben reeds in Hoofdstuk II beschre-
ven, dat amylose, die geheel van phosphorzuur is bevrijd, zich
slechts in alkalisch milieu laat dispergeeren.
In het kleine phosphorzuur-gehalte van amylum-solubile pre-
paraten moet waarschijnlijk ook de oorzaak worden gezocht van
het feit, dat de ladingsdichtheid van amylum-solubile door een
reciprook hexol-getal in de orde van 20000 wordt weergegeven,
terwijl dit bij glycogeen-preparaten volgens Pflügee, die geen
phosphorzuur bevatten en als het zuivere koolhydraat kunnen

1) SAMEC, Koll. Beih. 40, 449 (1934).

VON PRZYLECKI en DOBROWOLSKA, Biochem. Ztschr. 245, 388

248, 16 (1932).

worden opgevat, onder gelijke omstandigheden waarden van
50000 bereikt.

Het valt dan ook te verwachten, dat amylum solubile Merck
complexvorming met eiwitten zal geven, al wordt het gevormde
complex of coacervaat dan waarschijnlijk door de groote over-
maat amylose in dispersie gehouden en scheidt het zich niet
visueel af.

Viscositeitsmetingen met mengsels van solen van amylum solu-
bile Merck en gelatine bevestigen deze verwachting. Wij werk-
ten met 0.2 % oplossingen bij 40 ° C. De resultaten zijn in tabel
X vereenigd, op dezelfde wijze als dat in tabellen VI—IX is ge-
schied.

TABEL X

Vergelijking met waarden voor overeenkomstige pH's in de
tabellen voor amylophosphorzuur en gelatine doet zien, dat de
bij amylum solubile optredende minima aanmerkelijk minder
uitgesproken zijn. Stelt men reeksen samen van mengsels, waar-
van de verhouding in de omgeving van het minimum ligt, dan
treedt bij het minimum een duidelijke troebeling op, zonder dat
het echter tot visueele afscheiding van druppeltjes of vlokken
komt.

Glycogeen

§ 4. In een door hem onderzocht glycogeenpraeparaat meende
Samec i) een polymeer koolhydraat gevonden te hebben, dat
niettegenstaande het hooge phosphorzuurgehalte, dat 0.8 % PgOg
bedroeg, in oplossing geen hooge viscositeit vertoonde en bü
electrodialyse een in vergelijking met aardappelzetmeel slechts
geringe afscheiding van „amylopectinequot; gaf. Van het praepa-
raat wordt echter uitdrukkelijk vermeld, dat het zeer ver ge-
zuiverd was en in het bijzonder geen stikstof meer was aan te
toonen. Het ligt dan ook voor de hand, dat deze afwezigheid
van den eiwitcomponent voor het ontbreken van de complexver-
binding aansprakelijk is.

In kwalitatieve proeven vonden wij toch, dat met phosphorzuur
veresterd glycogeen, evenals amylophosphorzuur, duidelijke coa-
cervatie-verschijnselen geeft met oplossingen van gelatine en ei-
witten, waarvoor wij o.a. serumalbumine gebruikten. De coa-
cervatie kan door toevoeging van zuur of alkali, dus door ver-
andering van de pH, worden opgeheven. Aanwezigheid van elec-
trolyten als NaCl kan de vorming van het coacervaat verhinde-
ren of het eenmaal gevormde weer opheffen. Bij niet te groote
zoutconcentratie kan toevoeging van alcohol het verschijnsel dan
weer voor den dag roepen.

Het is mogelijk, dat deze verschijnsels van physiologische be-
teekenis kunnen zijn, wanneer tenminste glycogeen ten deele met
phosphorzuur veresterd in het organisme voorkomt. De veel
gebruikte bereidingsmethode volgens Pflüger kan over dit laat-

1) samec en ISAJEVIC, Compt. rend. 176, 1419 (1923).

ste geen aanwijzing geven, omdat een eventueele phosphorzure
ester in het daarbij gebruikte, zeer geconcentreerde loogmilieu
wel volledig zal worden verzeept.

SAMENVATTING

Aan de hand van de literatuur wordt nagegaan of het van voor-
deel kan zijn de in natuurlijk zetmeel voorkomende amylopec-
tine op te vatten als een complex van amylophosphorzuur en
een of meer eiwitten, in den zin van de geflocculeerde coacer-
vaten in het voorgaande hoofdstuk beschreven. Het electropho-
retisch gedrag van amylopectine-fracties moet dan ten deele ook
worden gezocht in de verhouding, waarin de componenten in het
complex aanwezig zijn. Een aantal waarnemingen en tegenstrij-
digheden worden uit dit gezichtspunt besproken.
Verwijdering van een der complex-componenten uit natuurlijk
zetmeel moet leiden tot een product met de eigenschappen van
z.g. oplosbaar zetmeel. Amylum solubile kan dan worden be-
schouwd als een mengsel van amylose en amylophosphorzuur,
verkregen door den eiwitcomponent uit zetmeel te verwijderen.

Hoofdstuk VI

DISPERSIES VAN CELLULOSE IN NATRONLOOG i)

§ 1. Men kan aannemen, dat de ladingsverhoudingen aan het
oppervlak van een cellulose-micel in hooge mate dezelfde zullen
zijn, als die, welke wij voor amylose in Hoofdstuk II en Hl heb-
ben beschreven, immers de gelijke aard van de bouwsteenen
van deze kolloiden maakt een groote overeenkomst in de struc-
tuur van het miceloppervlak waarschijnlijk.
Niettemin zijn de stabiliteitscondities van een dispersie voor
cellulose schijnbaar geheel andere dan voor amylose. Cellulose
toch is in water niet tot een bestendige dispersie te brengen,
ook niet wanneer door toevoeging van alkali de ladingsdicht-
heid van het oppervlak als bij amylose wordt verhoogd en zelfs
in een milieu van ongeveer 0.1 N NaOH, waar de dubbellaag
in analogie aan amylose als maximaal uitgebreid kan worden
beschouwd, is bij cellulose van een stabiele dispersie geen sprake.
Slechts de kunstmatige belading van het oppervlak met sterk
ionogene groepen kan de daarvoor noodige voorwaarden doen
ontstaan.

Twee mogelijkheden kunnen voor een verklaring hiervan geop-
perd worden. Men zou kunnen veronderstellen, dat een grooter
„micelgewichtquot; van de cellulose een rol speelt, dat wil zeggen,
dat de grootere zijdelingsche cohaesie van de celluloseketens
oorzaak zou zijn, dat meer ketens in het micel zijn gebundeld,
dan bij amylose en dat bij eenzelfde belading per eenheid van
het buitenoppervlak deze onvoldoende zou zijn om deze grootere
massa in suspensie te houden. Of wel, en dit lijkt ons waar-
schijnlijker, men kan veronderstellen, dat de werking der opper-
vlaktebelading bij de amylose wordt ondersteund door een groo-
tere inwendige hydratatie van het micel, die dan weer in de
geringere cohaesie der ketens haar oorzaak moet hebben. Ver-

1) De in dit hoofdstuk verwerkte gegevens zijn ten deele ontleend aan
een onderzoek, verricht gedurende een dienstverband met de Soc. An.
La Sole Art. de Valenciennes. Voor de verleende toestemming tot publi-
catie in dezen vorm betuigen wij ook hier onzen dank.

hooging van de inwendige hydratatie bij het cellulose-micel zou
dan ook eerder tot dispersie moeten voeren en wij meenen dat
bevestigd te hebben gevonden in de, in dit hoofdstuk beschre-
ven, oplossingen van cellulose in geconcentreerde natronloog.

Gegevens uit de literatuur

§ 2. Er zijn in de literatuur verschillende verhandelingen te
vinden over in loog oplosbare cellulose i). In bijna alle daar
beschreven gevallen heeft men wel niet meer met chemisch
intacte cellulose te maken, maar is de loog-oplosbaarheid ver-
kregen door meer of minder krachtige inwerking van zuren, al
of niet onder gelijktijdige oxydatie. Zoo heeft men gebruik ge-
maakt van zwavelzuur, zoutzuur (in oplossing of gasvormig),
salpeterzuur en phosphorzuur en het is niet twijfelachtig, dat
zich hierbij hydro- of oxycellulose hebben gevormd, waarvan de
grootere oplosbaarheid in loog bekend is 2). Deze kan ten deele
verklaard worden uit de verkorting, die de celluloseketen bij de
hydrolyse heeft ondergaan, waardoor zich producten vormen,
die in eigenschappen dichter bij amylose staan, deels wellicht
ook uit de vorming van carboxyl-groepen door oxydatie in het
oppervlak.

Minder vaak is de dispersie in loog beschreven van cellulose,
waarvan men op grond van de voorgeschiedenis kan aannemen,
dat zij chemisch nog intact zal zijn. Voor de enkele gevallen,
waarvoor deze loogoplosbaarheid is aangegeven 3), is kenmer-
kend, dat de cellulose daarbij tevoren een normalen dispersie-
toestand heeft doorloopen, hetzij door oplossing in koperoxyd-
ammoniak of wel als acetylcellulose in organische vloeistof.
Wordt deze cellulose nu uit de dispersie geregenereerd, dan
blijkt zij gedurende korten tijd in een zoodanigen toestand te
verkeeren, dat zij in loog van geschikte concentratie dispergeer-

1) KNOEVENAGEL en BUSCH, Cellulosechemie 3, 42 (1922).
HESS, WELTZIEN en MESZMER, Ann. 435, 1 (1923).
KARRER en LIESER, Cellulosechemie 7, 1 (1926).
LIESER, Cellulosechemie 7, 85 (1926).
a) Zie bijv. DORéE, The methods of cellulose chemistry (Londen, 1933)
p. 168 ff.

3) HEUSER, Cellulosechemie (Berlijn, 1927) p. 176.

HESS, Die Chemie der Cellulose (Leipzig 1928) p. 321.

baar is. Wordt hiermede te lang gewacht, dan treedt een ver-
oudering van het cellulose-neerslag op, waarbij dit vermogen
weer verloren gaat. Uit deze aanwijzingen blijkt echter, dat cel-
lulose als zoodanig in loog oplosbaar kan zijn.

Bereiding

§ 3. Om een oplossing van intacte cellulose in loog te verkrij-
gen hebben wij dit juist aangeduide principe gevolgd, namelijk,
de cellulose met loog aan te tasten op het oogenblik, waarop
zij juist uit een andere dispersie is geregenereerd.
Als voorafgaande dispersietoestand hebben wij daartoe de op-
lossing als xanthogenaat (viscose) gekozen en de cellulose daar-
uit door ontleding van de verbinding door koken neergeslagen.
Als uitgangsmateriaal gebruikten wij linters met een koper-
getal 0.22 1). Het xanthogenaat werd op de gebruikelijke wijze
door mercerisatie en daarop volgende behandeling met CS2
bereid. Dit product werd opgelost in een zoodanige hoeveelheid
1 % natronloog, dat de uiteindelijke celluloseconcentratie iets
minder dan 1 % bedroeg. De ontleding van het xanthogenaat
werd nu tot stand gebracht door de oplossing onder voortdurend
krachtig roeren langzaam te verwarmen. Wanneer de tempe-
ratuur daarbij tot tegen de kooktemperatuur is gestegen, treedt
vrij plotseling een reactie in, waarbij onder gasontwikkeling de
cellulose neerslaat, terwijl de kleur van de oplossing van rood-
bruin in oranje-geel overgaat. Bij deze bewerking wordt het
xanthogenaat door de loog snel verzeept en de geregenereerde
cellulose, die in deze geringe loogconcentratie onoplosbaar is,
vlokt uit.

De oplossing kan nu worden gedecanteerd en het volumineuze
neerslag op een daarvoor geschikten doek in een Büchner-
trechter worden afgezogen en onder voortdurend omwerken met
een spatel herhaaldelijk met koud water worden uitgewasschen.
De bijproducten, die ten deele aan het neerslag zijn geadsor-
beerd, laten zich vrij spoedig verwijderen, waarbij de kleur
van de geregenereerde cellulose van geelgroen tenslotte in zuiver

1) Bepaald volgens DOKKUM, Leipz. Monatsh. 1925, 212, vg. Chem.
Weekbl. 80, 241 (1933).

wit overgaat. Er is dan practisch geen zwavel meer in de
cellulose aan te toonen.

Wordt nu het nog waterhoudende neerslag in een mortier aan-
gemengd met loog van zoodanige concentratie, dat het uitein-
delijke mengsel 2—3 N NaOH is, dan gaat het hierin practisch
geheel in dispersie tot een opalescente, zeer viskeuze oplossing,
Eventueele onopgeloste deelen en vezeltjes kunnen door centri-
fugeeren worden verwijderd.

Voor de hieronder vermelde waarnemingen hebben wij in den
regel oplossingen bereid, die een cellulosegehalte hadden van 2 %
en een looggehalte van 3 N NaOH.

De cellulose, die uit een dergelijke loogoplossing weer kon
worden geregenereerd, bijv. door aanzuren met azijnzuur, had
een kopergetal 0.35, zoodat van eenige belangrijke aantasting
niet gesproken kan worden.

Bestendigheidsgebied

§ 4. Deze cellulose-loog oplossingen zijn slechts in een gebied
tusschen bepaalde loogconcentraties bestendig. Zoowel bij ver-
mindering van het looggehalte door verdunnen der oplossing met
water, als door opvoeren ervan door toevoeging van sterkere loog,
vlokt op een zeker oogenblik de oplossing uit. De grenzen der
bestendigheid hebben wij met behulp van onderstaande reeks
bepaald, waarbij wij 1 cc van de 2 % cellulose-oplossing met de
gewenschte middelen op 10 cc hebben verdund, zoodat een con-
stante eindconcentratie van 0.2 % cellulose werd behouden. Het
resultaat werd na 24 uur bewaren bij 25° C. bekeken en is in
tabel XI weergegeven.

Zoowel bij 1.2 N als bij 3.6 N NaOH begint de oplossing insta-
biel te worden, beneden de eerste en boven de tweede concen-
tratie komt het geheel tot uitvlokking.

De vlokkingen in deze beide gebieden zijn echter niet vergelijk-
baar. Uit de zwakkere loogconcentraties slaat de cellulose wei-
nig gezwollen, scherp wit en goed bezinkend neer, in de gecon-
centreerdere is het vloksel sterk gezwollen, half doorschijnend
en het bezinkt slecht. De mate van bezinking kan natuurlijk ook

TABEL XI

een functie zijn van de dichtheid van het miheu. Op het verschil
in geaardheid van deze vlokkingen zullen wij in de volgende
paragraaf nader ingaan.

Analyse

§ 5. Om een nader inzicht in de samenstelling van de cellulose-
loog oplossing te krijgen, hebben wij getracht vast te stellen,
hoe de verdeeling van het Na-ion is tusschen dispersiemiddel en
gedispergeerde stof. Daartoe hebben wij over een traject van
O—10 N NaOH op verschillende punten het precipitaat geanaly-
seerd. Boven 3.6 N en beneden 1.2 N behoeft dit slechts te

worden afgezonderd. In het tusschenhggende gebied, het tra-
ject van de bestendige oplossingen, hebben wij de cellulose kunst-
matig tot uitvlokken gebracht door toevoeging van 10 vol. %
alcohol, waarbij door gelijktijdige toevoeging van een berekende
hoeveelheid loog ervoor werd gewaakt, dat de oorspronkelijke
loogconcentratie van het milieu niet werd gewijzigd.
Aan de analyse kleven zeer veel bez en, waartoe niet alleen
de experimenteele behooren, maar ook die, welke de interpre-
tatie betreffen. De neerslagen uit de loogmilieus boven 1.2 N
houden hardnekkig vloeistof vast en zijn daarvan ook door cen-
trifugeeren niet te bevrijden. In de massa, die ter analyse komt,
bevindt zich dan ook meestal veel moederloog, waardoor de
nauwkeurigheid van de bepaling in het gedrang komt.
De wijze van analyseeren is het beste aan de hand van een voor-
beeld duidelijk te maken.

Uit een oplossing werd verkregen 3.306 gram neerslag. Door
analyse werd hierin gevonden 428 mgr. NaOH en 107 mgr. droge
cellulose, zoodat het resteerende water 2771 mgr. bedroeg.
Wij hebben nu de veronderstelling gemaakt, dat dit water ge-
heel voorhanden is in den vorm van de evenwichtsmoederloog.
Deze moederloog werd getitreerd op 3.15 N NaOH, hetgeen over-
eenkomt met 11.23 gew. % NaOH. Daar dus in 100 gr. moeder-
loog zich bevinden 11.23 gr. NaOH op 88.77 gr. water, moet de

2771

gevonden 2771 mgr. water correspondeeren metnbsp;X 11230

öo77ö

mgr. = 351 mgr. NaOH. Er blijft dus voor de cellulose over
428 — 351 = 77 mgr. NaOH. Dat is per 107 mgr. cellulose 77
mgr. NaOH of per 0.66 millimol CeHioOg 1.93 millimol NaOH
of per 1 mol CgHioOg 2.9 mol NaOH.

De veronderstelling, dat alle water in het neerslag als moeder-
loog kan worden opgevat, is bestrijdbaar. Het is immers niet
uitgesloten, dat een deel van het gebonden water electrolytvrij
op het celluloseoppervlak aanwezig is, al lijkt dat ons in dit bij-
zondere geval, waar wij een andere wisselwerking van de loog
ten opzichte van de cellulose veronderstellen dan bij neutrale
electrolyten, niet zeer waarschijnlijk. De fout, die wij kunnen
maken door deze mogelijkheid te verwaarloozen, is vooral bij
hoogere loogconcentraties waarschijnlijk gering en wij gelooven

het gevonden cijfermateriaal als een voorloopige oriënteering
te kunnen aanvaarden.

De verkregen resultaten zijn in tabel XII weergegeven.
TABEL XII

De cijfers zijn in fig. 7 in kurve gebracht. Men kan deze kurve
dus opvatten als weer te geven de samenstelling van het Na-
cellulose-alcoholaat, dat telkens in evenwicht is met een be-
paalde loogconcentratie als buitenvloeistof. In de figuur geven
de gestippelde lijnen de begrenzing aan, waartusschen de cel-
lulose in loog als dispersie bestendig is.

De richtingsverandering van de kurve, wanneer een bezetting
van 3 mol Na per CeHioOg is bereikt, lijkt ons belangrijk. Wij
kunnen niet met zekerheid zeggen of de stijging, die daarna nog
plaats heeft, een reëele beteekenis heeft, dan wel het gevolg is
van analyse-afwijkingen.

Dat bij een bezetting van 3 Na/CeHioOg een keerpunt optreedt,
wordt plausibel, wanneer wij bedenken, dat de glucoseringen in
het ketenmolecuul zoodanig zijn gekoppeld, dat per CeHioOg-
groep 3 vrije OH-groepen aanwezig zijn. Het is dus te verwach-
ten, dat cellulose per CgHioOg-groep 3 Na kan opnemen en niet
meer (overigens analoog aan de vorming van triacetaten, trime-
thylcellulose, enz.). Dit zal echter alleen dan mogelijk zijn, wan-

CONC. LOOG IN
IqTIOL NaOH R L.

neer de cellulose volledig en tot in alle glucose-resten voor NaOH
toegankelijk is. Blijkbaar is dit nu bij onze uit dispersie gerege-
nereerde cellulose wel het geval, bij natieve niet, terwijl het bij
weer verouderde cellulose niet meer het geval is i).

§ 6. Wij komen voor de cellulose-loog dispersie dan tot het vol-
gende beeld. Het Na-cellulose-alcoholaat staat in dissociatie-
evenwicht met de omringende loogoplossing. Bij stijgende
NaOH-concentratie worden achtereenvolgens 1 en 2 OH-groepen
per glucosering bezet, tenslotte alle aanwezige groepen. Stijgt de
concentratie boven 3.6 N NaOH, dan vlokt, waarschijnlijk door
de uitzoutende werking van de loog zelf, het volledig bezette
Na-cellulose-alcoholaat uit (tweede vlokkingsgebied).
Daalt de NaOH-concentratie, dan dissocieeren de in het micel

1) Vergelijk hiermede de resultaten van BANCROFT en CALKIN, J.
physic. Chem. 39, 1 (1935), waarbij voor de binding van NaOH door katoen
een soortgelijke kurve als de onze wordt gevonden. De hoeveelheid
Na/CeHioOs is voor dezelfde NaOH-concentraties echter belangrijk lager
dan bij ons en een bezetting van 3 Na/CeHioOs wordt niet bereikt.

gebonden Na-ionen weer af. Is tenslotte minder dan gemiddeld
1 Na/CelïioOs gebonden, de inwendige hydratatie daarmede
grootendeels verdwenen, dan vlokt bijna zuivere cellulose uit.
Het gebied van NaOH-concentraties, waarin de cellulose-dis-
persie stabiel is, komt geheel overeen met het traject van de
viscositeitskurve der amylose-loog oplossingen, waarin deze een
horizontaal verloop heeft aangenomen. Voor de verklaring van
dit verloop hebben wij daar reeds het optreden van de inwendige
hydratatie en als gevolg daarvan het verhoogde micelvolume
aangenomen.

Terwijl dus amylose reeds in dispersie gehouden kan worden
alleen door de oppervlaktebelading, is daarvoor bij cellulose bo-
vendien een zekere mate van inwendige hydratatie noodig, die
eerst kan optreden, wanneer bij circa 1.5 N NaOH de molecuul-
cohaesie kan worden overwonnen.

De vergrooting van het micelvolume door deze inwendige hydra-
tatie is bij cellulose echter geringer dan bij amylose. Bij de laat-
ste veroorzaakte oppervlakkige dehydratatie het vormen van
een gel, dat het geheele sol-volume inhield, bij cellulose treedt
daarbij alleen vlokking op. Behalve door verhooging van de loog-
concentratie kan dit bereikt worden door toevoeging van alco-
hol tot 4—5 vol %. Dat het hier alleen om een dehydratatie van
het miceloppervlak gaat, blijkt uit het zeer gezwollen en vloei-
stof rijke karakter van het vloksel i). Eerst door dit af te zon-
deren en met alcohol van 50—60 % verder te behandelen, kan
geheele dehydratatie worden verkregen.

Ook het optreden van thixotropie bij cellulose-oplossingen met
een concentratie van meer dan 1 % cellulose, wijst op een stij-
ging van het micelvolume. De oplossingen worden bij staan vast,
maar laten zich door krachtig schudden weer geheel in den
vloeibaren toestand overbrengen.

Het is ons op geen enkele vnjze gelukt soortgelijke cellulose-
dispersies met KOH-oplossingen te bereiken. Het is mogelijk,
dat de oorzaak hiervan gezocht moet worden in de geringere
hydratatiegraad van het kalium-ion, waardoor bij een zelfde

1) Vergelijk het gedrag van geranine-solen bij toevoeging van kleine hoe-
veelheden alcohol: LIEPATOFF, Ztschr. anorg. Chemie 194, 374 (1930).

mate van uitwisseling, de inwendige hydratatie van het micel
nog te gering is.

SAMENVATTING

In analogie met vroeger in de literatuur beschreven waarnemin-
gen blijkt cellulose, die uit een verdunde xanthogenaat-oplos-
sing wordt geregenereerd, stabiele dispersies te kunnen geven
met NaOH-oplossingen in een concentratiegebied tusschen 1.5
en 3.6 NaOH. Buiten deze grenzen vlokt cellulose resp. een Na-
cellulose-alcoholaat uit.

Door analyse wordt aangetoond, dat bij stijgende NaOH-concen-
tratie een geleidelijke uitwisseling van het H-ion der hydroxyl-
groepen tegen Na plaats heeft, tot gemiddeld per glucosering
3 Na is gebonden, dat wil zeggen, tot alle in het micel aan-
wezige OH-groepen zijn bezet. Deze toestand wordt bereikt bij
een NaOH-concentratie van circa 8.5 N.

Deze volledige uitwisseling is bij geregenereerde, maar niet ver-
ouderde cellulose blijkbaar mogelijk, bij natieve cellulose niet.
De benedenste grens van het dispersie-gebied wordt bepaald door
de NaOH-concentratie, waarbij gemiddeld 1 Na per CeHioOs is
gebonden.

De conclusie wordt gevormd, dat, terwijl voor een stabiele disper-
sie van amylose de ladingsontwikkeling aan den micelwand reeds
voldoende is, daarnaast bij cellulose de vorming van een vol-
doende inwendige hydratatie wordt vereischt. Deze kan zich eerst
ontwikkelen in NaOH-concentraties, waarbij de ketencohaesie in
het kristalliet kan worden overwonnen.

Hoofdstuk VII

EENIGE OPMERKINGEN OVER HYDROPHIELE KOLLOI-
DEN

§ 1. In het eerste hoofdstuk hebben wij reeds er op gewezen,
dat in de reeks der polymere koolhydraten het gedrag van de
individuen ten opzichte van water zich met de ketenlengte wij-
zigt en men bij toenemende ketenlengte achtereenvolgens stoffen
ontmoet, die zich moleculair-dispers in water verdeelen, dan zul-
ke, die een kolloid-disperse verdeeling geven met de eigenschap-
pen van een hydrophiel sol, terwijl bij groote ketenlengte de stof
geheel onoplosbaar blijkt en zich bij suspendeeren in water eer-
der zou gedragen als van een hydrophoob kolloid verwacht zou
kunnen worden.

Bij de bespreking van de ladingsverhoudingen van een hydro-
phiel kolloid uit deze reeks kwamen wij tot het inzicht, dat deze
kunnen worden opgevat als te worden beheerscht door de ionisa-
tie van de oppervlakte-groepen, dat is, dat hier de ionenconcen-
tratie van de buiten vloeistof (in casu die der H - en OH~-ionen)
voor de grootte van de grensvlakpotentiaal bepalend is, een in-
zicht, dat in hooge mate analoog is aan de door Verwey i) uit-
gewerkte voorstellingen bij zuiver hydrophobe kolloiden.
Deze laatste analogie behoeft ons echter allerminst te verwonde-
ren, immers in andere anderzoekingen is reeds overtuigend vast-
gesteld, dat het verschil tusschen hydrophiele en hydrophobe
kolloiden niet in een principieel verschil der ladingsverhoudingen
gezocht moet worden en wij kunnen hier niet beter doen dan de
formuleering van Kruyt uit 1930 2) te herhalen voor zijn opvat-
ting, dat: „ het onderscheid tusschen hydrophiele en hydrophobe
kolloiden niet gelegen is in het feit, dat de electrische lading
slechts bij de laatste een rol speelt, maar dat de lading in het
algemeen in beide soorten systemen eenzelfde beteekenis heeft;
de hydratatie treedt intusschen bij de hydrophiele kolloiden als

1)nbsp;VERWEY, Dissertatie Utrecht (1934).

2)nbsp;KRUYT, Chem. Weekblad 37, 161 (1930).

nieuwe stabiliteitsfactor op en wel naast de electrische ladingquot;.
Is deze formuleering ook nu nog onverminderd juist, op de hier-
uit onmiddellijk voortvloeiende vragen, hoe deze hydratatie bij
de hydrophiele kolloiden tot stand komt en hoe hiermede de
karakteristieke groepsverschillen der hydrophiele systemen
tegenover de hydrophobe verklaard kunnen worden, is intusschen
nog geen in alle opzichten bevredigend antwoord gegeven. Het
is met deze vragen, dat de kolloidchemie zich in sterkere mate
zal moeten bezighouden, wil zij het inzicht in haar materie ver-
diepen.

Het antwoord op de eerste vraag wordt grootendeels gegeven
door de opvatting, dat hydratatie is het oriënteeren van de
waterdipolen in een electrisch veld, dat zich in het oppervlak van
het kolloide deeltje door de aanwezigheid van geïoniseerde of
reeds als zoodanig polaire groepen zou vormen. In vele gevallen
speelt de aanwezigheid van zuurstof in dergelijke groepen daar-
bij een rol. Men zou nu kunnen verwachten, dat juist stoffen als
kiezelzuur, aluminiumhydroxyde e.d. uit hoofde van het groote
aantal mogelijke hydratatie-centra typische hydrophiele kolloi-
den zouden zijn. Inderdaad hebben deze stoffen volgens de onder-
zoekingen van Bartell typische hydrophiele wanden, in sol-
toestand vormen zij echter die eigenaardige groep, die tusschen
de uitgesproken hydrophiele en hydrophobe systemen instaat.

§ 2. In het schematische beeld, dat veelal van een hydrophiel
kolloid wordt gevormd, denkt men zich een bolvormig deeltje,
dat in het oppervlak polaire groepen draagt, die nu water als
een mantel om het deeltje kunnen orienteeren. Deze watermantel
heeft men nu (nog steeds in een schematisch beeld) moeten
onderverdeelen in een concreet en een diffuus gebonden gedeelte,
om het verschijnsel te kunnen weergeven, dat van het totaal
gebonden water een gedeelte, dat als in de coacervaten vaak een
belangrijke fractie van het geheel kan zijn, op bijzondere wijze
is gebonden.

Deze schematische voorstelling geeft echter aanleiding tot de
volgende beschouwing. Het kolloide deeltje is een conglomeraat
van moleculen en wanneer nu de polaire groepen in het oppervlak
niet kunstmatig zijn aangebracht, maar deel uitmaken van het

constitueerende molecuul van het kolloid (men denke bijv. aan de
-COOH-groepen van het arabinezuur), wordt deze zelfde groep
ook in het inwendige van het kolloide deeltje even vaak her-
haald als daarin moleculen aanwezig zijn. In principe zijn deze
groepen binnen het deeltje evenzeer in staat hydratatie-centra
te worden, als de in het oppervlak gelegen groepen. Zal het water
om ook deze inwendige groepen georiënteerd worden, dan moe-
ten de condities zoodanig zijn, dat de weerstand gevormd door
de cohaesie van de constitueerende moleculen overwonnen kan
worden, dit te meer, daar het in vele gevallen waarschijnlijk
juist deze zelfde groepen zijn, die door hun polaire natuur voor
de cohaesie van de moleculen in het micel aansprakelijk zijn.
Naast de hydratatie-capaciteit van de polaire groepen zal de
associatiekracht van de constitueerende moleculen dus bij de
bepaling van de totale hydratatie van het kolloide deeltje een
rol spelen. Deze associatiekrachten zullen bij bepaalde kolloiden
zelfs de roosterkrachten van het kristalliet kunnen zijn.
Men kan, behoudens een later te bespreken beperking, deze ver-
houdingen gedemonstreerd vinden in de reeks der polymere kool-
hydraten : glucose-glycogeen-amylose-cellulose. Met de lengte van
de molecuulketen stijgt de moleculaire associatiekracht i). De
hydratatie-capaciteit wordt echter steeds bepaald door dezelfde
polaire groep. Bij zeer korte keten is de moleculaire cohaesie
gering en kan geheel door de hydratatie worden overwonnen.
De vrije energie is bij volledige hydratatie, in moleculair-disperse
oplossing, geringer, dan wanneer het kristalliet in water door de
cohaesiekrachten zou worden samengehouden. Aan het andere
einde van de reeks, bij cellulose, is de molecuulcohaesie te groot,
dan dat zij door de hydratatie-krachten kan worden overwonnen.
Slechts door de hydratatie-capaciteit van de inwendige groepen
te verhoogen door het H-ion tegen het Na-ion uit te wisselen,
kan nu de zuivere moleculaire cohaesie worden overwonnen en
kan inwendige hydratatie plaats hebben.

Bü stoffen met gemiddelde ketenlengte is een traject te ver-
wachten, waarbij de contraheerende en de expansieve krachten

1) MEYER en MARK, Ber. 61, 593 (1928).

HERZOG, HOFFMANN en KRATKY, Oppenheimer's Handbuch der
Biochemie, Ergänzungsband (1930) pp. 1—62.

elkaar in evenwicht houden en waarbij zich tusschen de ketens
tot een zeker bedrag watermoleculen aan de polaire groepen kun-
nen oriënteeren. De ketens worden hierbij zijdelings van elkaar
verwijderd en wel des te meer, naarmate de keten korter is.
De toestand, die in dit laatste geval wordt bereikt, zou men
kunnen beschouwen als die van een druppeltje van een gecon-
centreerde oplossing van het betrokken molecuul, die echter hier-
in van een normale oplossing verschilt, dat de moleculen in het
druppeltje in een geordenden toestand ten opzichte van elkaar
liggen, bijv. de ketens hun evenwijdige ligging in groote mate
bewaren. Deze zeer geconcentreerde oplossing is dan niet meng-
baar met de buitenvloeistof.

Bij het oplossen van glycogeen in water ziet men inderdaad, dat
de droge stof overgaat in zeer viskeuze, geheel doorzichtige drup-
pels, die zich eerst langzaam in het water verdeelen.
Bij de langere ketens van amylose heeft deze inwendige hydra-
tatie door inbrengen van de droge stof in water alleen nog niet
plaats, eerst bij koken met water tot dispersie tot een sol op-
treedt, begint zij waarschijnlijk een rol te spelen.
Het is door naast de hydratatie-capaciteit der polaire groepen
als factor van de hydrophilie van het kolloide deeltje, ook reke-
ning te houden met de grootte der cohaesie-krachten (rooster-
krachten) van de constitueerende moleculen, dat men inzicht in
de indeeling der kolloide stoffen kan krijgen.
Een extreem geval is bijv. gedispergeerd metallisch zilver, waar
men een uiterst geringe hydratatie (door het ontbreken van
polaire groepen, zoowel oppervlakkig als inwendig) aantreft
naast een zeer hooge roosterenergie van het ionenrooster.
Een negatieve kool gedraagt zich in suspensie geheel als een
lyophoob kolloid. De polaire groepen zijn alleen aan het opper-
vlak kunstmatig aangebracht, ontbreken in het inwendige van
het deeltje, terwijl daar tevens hooge roosterkrachten heerschen.
In tegenstelling hiermede vindt men bij de meeste biokolloiden
polaire groepen als constituent van het molecuul en dus, bij de
bundeling van deze moleculen tot een micel, door het geheele
deeltje aanwezig. Bovendien zijn deze moleculen in vele gevallen
langgerekte ketens, die door zijdelingsche associatiekrachten
zijn verbonden. De grootte van deze krachten kan echter met

de lengte van de keten aanmerkelijk stijgen.

Bij de eerder genoemde tusschengroep van enkele metallische

oxyden heeft men ongetvi^ijfeld te maken met een zeer hooge

hydratatie-capaciteit, daarnaast echter tevens met zeer hooge

associatiekrachten.

De toestand van bijv. Si02 in het kwartskristal is een van lagere
vrije energie dan die van het gehydrateerde molecuul in het sol.
Wil men uit den kristaltoestand naar het sol komen, dan moet
men eerst door toevoeren van veel vrije energie de stof molecu-
lair-dispers, bijv. als SiCl4 verdeelen. Bij inbrengen in water ont-
staat het geheel gehydrateerde Si(0H)4, aanvankelijk nog mole-
culairdispers verdeeld. Daar echter de cohaesie-energie grooter is
dan de hydratatie-energie zullen de moleculen zich onder afstoo-
ten van water tot grootere complexen aaneenleggen („Häufungs-
geschwindigkeitquot; volgens Haber) i). Zou ieder peptiseerend elec-
trolyt kunnen worden vermeden, dan zou tenslotte de cohaesie
de hydratatie geheel moeten overwinnen. In deze conglomeraten
zal zich daarna door veroudering een rekristallisatie kunnen vol-
trekken, waarbij de moleculen een pakking met een geringeren
energie-inhoud zullen innemen („Ordnungsgeschwindigkeitquot;).
Soortgelijke beschouwingen kan men ook houden voor stoffen
als ijzer- en aluminiumoxyde, waarbij ook weer de pakking in
het kristal een lagere energietrap voorstelt, dan de gehydrateer-
de toestand in het sol.

Een toestand van inwendige hydratatie zal bij deze stoffen dan
ook geen stabiele toestand kunnen zijn.

§ 3. Streven de juist genoemde kolloide stoffen er naar onder
afstooting van water tot een zoo groot mogelijke moleculaire
cohaesie te komen, zoodat een toestand van intramicellaire zwel-
ling hier niet wordt waargenomen, geheel anders zijn de ver-
schijnselen bij de biokolloiden, die uit ketenmoleculen zijn opge-
bouwd.

Voor de polymere koolhydraten met gemiddelde ketenlengte, dat
zijn die, welke zich in water kolloid-dispers kunnen verdeelen,
hebben wij aangenomen, dat de contraheerende tendens tenge-

1) HABER, Ber. 55, 1719 (1922).

volge van de moleculaire associatie-krachten en de expansieve
door de hydratatie aan de inwendige polaire groepen elkaar bij
een bepaald bedrag der inwendige hydratatie in evenwicht zullen
houden.

Echter hebben de krachtvelden, welke tot de zijdelingsche cohae-
sie der organische ketenmoleculen bijdragen (waarbij dus hoofd-
valenties geen rol spelen), een zoo geringe werkingssfeer, dat bij
het tusschenschuiven van eenige watermoleculen tusschen twee
ketens, deze reeds geheel buiten elkanders directe attractiesfeer
geraakt zouden zijn. Treedt dus geen ander effect op, dan zou
de ketenbundel reeds bij een geringe inwendige hydratatie ge-
heel in vrije gehydrateerde ketens uiteen moeten vallen. Blijven
echter de ketens in het uitgedijd micelverband bijeen, dan kan
dit optredend cohaesie-effect slechts in de bijzondere wijze van
binding van het hydratatie-water gezocht worden.
Deze hydratatie zal waarschijnlijk in hoofdzaak plaats hebben
aan de polaire groepen van de glucose-keten, waarbij men ge-
woonlijk slechts let op de negatieve ladingscentra, die in de OH-
groepen gelocaliseerd gedacht kunnen worden. Deze voorstelling
is onvolledig, immers zal evenzeer een werking uit moeten gaan
van de overeenkomstige positieve ladingscentra. Vatten wij de
C-OH groep als geheel als dipool op, dan kan men de water-
oriëntatie schematisch als volgt weergegeven:

—gt; —gt; —gt; c-q^H —gt;-►-»

waarbij de pijl een bepaalde oriëntatie van de waterdipool aan-
geeft.

Nu liggen echter de OH-groepen in het molecuul afwisselend
ter weerszijden van het vlak van den glucosering. Denkt men
zich nu de ketens volkomen evenwijdig aan elkaar geplaatst, dan
kan men zich de water-oriëntatie tusschen de ketens schematisch
als volgt voorstellen:

__»C-OH—» —^-»C-OH-

Inbsp;1

HO-C-i- «— '— HO-Clt;— lt;

waarbij het vlak van den glucose-ring loodrecht op dat van het
papier is gedacht. Een dergelijke ligging van de ketens ten op-
zichte van elkaar is wel denkbaar, immers in watervrijen toe-
stand kan de zijdelingsche cohaesie tot stand komen, doordat
de krachtlijnen van het negatieve ladingscentrum in de eene
keten loopen naar het positieve ladingscentrum van de dipool
in de naasthggende keten. Men ziet dan, dat de watermoleculen
georiënteerd zijn, maar dat de richting van de oriëntatiel alter-
neert aan naast elkaar liggende C-atomen. Door deze afwisselen-
de oriënteering trekken de naast elkaar liggende waterdipolen
elkaar aan, terwijl zij bij gelijke richting juist afstootend op el-
kaar zouden werkeni). Door deze ordening ontstaat een krach-
tige hydratatie en de zijdelingsche cohaesie der ketens wordt nu
door de sterke waterbinding tusschen de ketens tot stand ge-
bracht.

Het is duidelijk, dat een dergelijke ordening van het water door
wederzijdsche versterking der dipolen, slechts effectief kan zijn
bij een bepaalde lengte van de ketens. De wateroriëntatie aan
het einde van de ketens zal door de werking van het vrije water
worden verstoord en eerst bij voldoende lengte van de ketens zal
deze verstoring niet geheel naar binnen kunnen doordringen.
Ruimtelijk staan de C-OH bindingen niet loodrecht op het vlak
van den glucosering, zooals in het schema is aangegeven. Naast
elkaar liggende C-OH bindingen maken dan ook een hoek met
elkaar, evenals de oriënteeringsrichtingen van de waterdipolen.
Slechts uit een ruimte-model zal zijn op te maken tot welke
structuur van het gebonden water in het kristalliet dit aan-
leiding zal geven.

Een soortgelijke beschouwing als hier voor de koolhydraatketens
is gegeven, kan ook gehouden worden voor andere biokolloiden,
die polaire groepen op regelmatige vdjze verdeeld in hun keten-
molecuul dragen en waarvan deze ketenmoleculen door zijdeling-
sche associatie-krachten in het micelverband worden gehouden.

§ 4. De vraag moet nu worden gesteld, of de voorstelling, waar-
toe wij voor het hydrophiel kolloid gekomen zijn, namelijk die

1) Vergelijk DE BOER en DIPPEL, Ree. trav. chim. 52, 214 (1933).

van een inwendig gehydrateerd micel, voordeel heeft boven het
schematische beeld van een compact deeltje omgeven door een
uitgebreiden watermantel.

Nieuw is onze voorstelling niet. Reeds Scakpa geeft naar aan-
leiding van dehydratatie-proeven van gom- en gelatine-solen en
de daarbij optredende verandering in optisch gedrag, als moge-
lijke verklaring aan, dat men zich het emulsoid moet voorstellen
als „aus veilleicht ultramikroskopischen Tröpfchen der konzen-
trierten Lösung der Substanz bestehend..., die in der verdünnten
Lösung derselben suspendiert sindquot;, i). Het is inderdaad niet
goed in te zien, waarom de lichtverstrooiing bij het compacte
deeltje anders zou zijn dan bij een deeltje van een hydrophoob
kolloid. Wordt echter de solvaatvloeistof voor een belangrijk deel
tusschen de moleculen van het deeltje opgenomen, waardoor de
dichtheid meer tot die van het dispersie-middel nadert, dan wordt
het begrijpelijk.

Ook Kraemee en Williamson 2) en voorts Sheppaed s) heb-
ben, hoewel het hier in de meeste gevallen kolloide oplossingen
van cellulose in organische vloeistoffen betreft, een „zwermquot;-
vorming van de keten-moleculen in uitgedijd verband aangeno-
men om het viscosimetrisch gedrag van deze solen te kunnen
verklaren. Voor eenige jaren heeft Lens 4) om dezelfde redenen
een soortgelijk voorstel gedaan. Hij nam aan, dat de consti-
tueerende moleculen van het micel door inwendige hydratatie
uiteen weken en wel des te verder, naarmate zij meer van het
midden van het deeltje verwijderd waren, zoodat een geleidelijke
overgang in stofconcentratie optrad bij overgang van de buiten-
vloeistof naar het midden van het micel. Hoewel hij geen aan-
wijzing geeft, hoe de samenhang van de uit elkander gedreven
moleculen gedacht moet worden, is het niet uitgesloten, dat zijn
voorstelling beter met de werkelijkheid overeenkomt, dan ons
schematisch beeld. Het is immers wel denkbaar, dat wanneer
eenmaal een wateroriëntatie heeft plaats gehad tusschen de ke-
tens, die aan het oppervlak van het deeltje gelegen zijn, de daar-

1)nbsp;SCARPA, Koll. ztschr. 15, 8 (1914).

2)nbsp;KRAEMER en WILLIAMSON, J. Rheology 1, 76 (1929).

3)nbsp;SHEPPARD, J. Rheology 1, 471 (1930).

4)nbsp;LENS, Dissertatie Utrecht (1931).

bij gevormde laag het doordringen van het water naar de meer
naar binnen gelegen deelen belemmert.

Het ligt voor de hand het binnen het deeltje georiënteerde water
geheel als concreet gebonden water te beschouwen. Slechts uit-
gaande van de aan het buitengrensvlak gelegen ketenmoleculen
kan een wateroriëntatie voorkomen, die zich naar het vrije water
uitstrekt en allengs meer door de warmtebeweging wordt ver-
stoord. Neemt men nu door voorzichtige dehydratatie deze bui-
tenste oriënteering ten deele weg, zoodat onder geschikte condi-
ties de grensvlakken der deeltjes binnen eikaars attractiesfeer
kunnen komen, dan zal het conglomeraat ook des te meer vloei-
stofkarakter hebben, naarmate de afzonderlijke micellen dit
karakter door hun inwendige hydratatie meer hebben kunnen
naderen. Het is op deze wijze wellicht begrijpelijk, waarom glyco-
geen, dat door de korte keten een sterke inwendige hydratatie
kan hebben, bij toevoeging van alcohol vloeistof druppels geeft i),
terwijl amylose, met een minder inwendig gehydrateerd micel,
onder dezelfde omstandigheden vlokkingen geeft. Wij hebben
echter tevens reeds beschreven, dat amylose in een NaOH-con-
centratie boven 0.1 N, waar ook reeds waarschijnlijk inwendige
uitwisseling tegen het Na-ion en als gevolg daarvan inwendige
hydratatie optreedt, nu bij toevoeging van alcohol eveneens
zich in vloeistofvorm afscheidt. Is deze inwendige hydratatie
gering, dan kan bij langer verblijf in hetzelfde milieu de dehydra-
teerende werking zich ook naar binnen uitstrekken en gaat het
druppeltje in een vast vloksel over.

Bij de dextrinen (en hiertoe behoort bijv. ook het oplosbaar
zetmeel van de Huron Milling Co.), die een ketenlengte
hebben, welke tusschen die van glycogeen en amylose in ligt,
zullen de verschijnselen, welke met de inwendige hydratatie
samenhangen, ook een overgang vormen tusschen die der beide
genoemde koolhydraten.

1) BUNGENBERG DE JONG, VAN DER LINDEN en DE HAAN, Ree.
trav. chim. 54, 17 (1935).

SAMENVATTING

Bij de factoren, die bepalen of een stof zich bij kolloide verdee-
ling als een hydrophiel of als een hydrophoob lichaam zal ge-
dragen, moet behalve op de aanwezigheid van polaire groepen,
die als hydratatie-centra kunnen optreden, gelet worden op de
grootte van de cohaesiekrachten van de constitueerende mole-
culen.

In de reeks van polymere koolhydraten zijn bij korte keten de
hydratatie-krachten grooter dan de cohaesie-krachten en gaat
de stof moleculair-dispers in oplossing. Bij lange ketens zijn de
cohaesie-krachten zeer groot en blijft de stof onopgelost. Bij ge-
middelde ketenlengte houden de beide tendenzen elkaar in even-
wicht en gaat de stof als hydrophiel kolloid in oplossing en wel
des te beter, naarmate de inwendige hydratatie grooter is.
Een voorstelling wordt gegeven van de wijze waarop het hydra-
tatie-water tusschen de ketens van de polymere koolhydraten ge-
oriënteerd kan zijn.

Het beeld, waarbij in het hydrophiele deeltje het concreet gebon-
den water intramicellair is gebonden, kan de karakteristieke
eigenschappen van de groep der hydrophiele kolloiden beter ver-
klaren, dan de schematische voorstelling waarbij het gebonden
water als geheel in den vorm van een uitgebreiden mantel zich
om het compacte deeltje bevindt.

STELLINGEN

1.nbsp;Voor de kennis der lyophiele kolloiden is het begrip der
adhaesie-intensiteit van Baktell slechts van betrekkelijke
waarde.

2.nbsp;Bij de vergelijking van het kolloide gedrag der polymere
koolhydraten onderling is het noodig rekening te houden met
de wijziging, die de physische eigenschappen ten gevolge van
verandering der ketenlengte ondergaan.

3.nbsp;De bepaling van het „gebondenquot; water volgens Newton en
GoKTNER is te verkiezen boven de ultrafiltratie-methode van
GREENBERG.

NEWTON en GORTNER, Bot. Gaz. 74, 442 (1922)
GORTNER, Coli. Symp. 1, 392 (1923)

GREENBERG en GREENBERG, J. biol. Chem. 97, XLV (1933)

J. gen. Physiol. 16, 559 (1933)

4.nbsp;Het kan van voordeel zijn bij de bestudeering van allotrope
omzettingen in metalen het rooster van de metastabiele modifi-
catie te beschouwen als een regelmatig gedeformeerd rooster
van de stabiele.

5.nbsp;De bepaling van diacetyl in den vorm van nikkeldimethyl-
glyoxim verdient voorloopig nog de voorkeur boven de spectro-
photometrische methode, zooals deze door Möhler en Almasy
is beschreven.

MÖHLER en ALMASY, Ztschr. anal. Chem. 96, 399 (1934)

6.nbsp;Terecht kan men met Lüdtke twijfelen aan de juistheid van
de meening van Erich Schmidt en zijn medewerkers over de
aanwezigheid van de carboxylgroep als bestanddeel van het cel-
lulose-molecuul en van de conclusies, die zij daaraan voor den
samenhang van cellulose en xylaan in hout verbinden.

ERICH SCHMIDT c.s., Cell. Chem. 13, 129 (1932)

Ber. 60, 510 (1927), 67, 2037 (1934), 68, 542 (1935)
LÜDTKE, Biochem. Ztschr. 283, 11 (1931)
SCHWARZKOPF en WEISZ, CeU. Chem. 15, 29 (1934)

P. KOETS

mä

7.nbsp;De Polysacchariden, die door Schiemann en medewerkers
uit pneumococcen - Type I zijn afgezonderd en die, in tegen-
stelling met de specifieke Polysacchariden van Heidelbergek
en Avery, in bepaalde gevallen immuniteit konden doen ont-
staan, hebben als werkzaam bestanddeel waarschijnlijk het later
door aveey en Goebel geïsoleerde acetyl-polysaccharide bevat.

SCHIEMANN, L0EV7ENTHAL, en HACKENTHAL, Ztschr. f. Hyg. u.
Infektionskrankh. 112, 315 (1931)

SCHIEMANN en CASPER, Ztschr. f. Hyg. u. Infektionskrankh. 108, 220
(1927)

AVERY en GOEBEL, J. exp. Med. 58, 731 (1933)

8.nbsp;De suggestie van Schiemann, dat de door Ostwald en
Hertel waargenomen phase-scheiding bij menging van solen
van amylum en arabisehe gom een soortgelijk verschijnsel zou
zijn als de precipitatie van specifiek polysaccharide met homo-
loog antiserum is niet houdbaar. De tot nu toe gepubliceerde
waarnemingen laten niet toe de precipitatie van eiwitvrije spe-
cifieke Polysacchariden met immuunserum afdoende kolloidche-
misch te verklaren.

SCHIEMANN, Ztschr. f. Hyg. u. Infektionskrankh. 110, 578 (1929)

9.nbsp;Korevaar's beschouwing van de techniek als geïsoleerd ab-
stract begrip en niet als historisch, aan bepaalde maatschappij-
vormen gebonden verschijnsel, voert zijn betoog noodwendig tot
onjuiste voorstellingen. Niet aan de snelle ontwikkeling van de
techniek, maar aan de te trage evolutie van de maatschappelijke
verhoudingen moeten de kwalen van onzen tijd worden geweten.

KOREVAAR, Techniek en W^ereldbeschouwing (Volksimiversiteits-biblio-
theek 59, 1934)

.^it V

-

'IC

.Hfl'- ■

^^^ Kjyiiuisyis voor ^sycnv^i^-f«^
te A.vereest,

•yK-t/Aquot;

m