Быстрый Поиска
Альгиновая кислота, также называемая альгин или альгинат, представляет собой гидрофильный или анионный полисахарид, выделенный из некоторых бурых морских водорослей (Phacophycae) путем щелочной экстракции.
Альгиновая кислота присутствует в клеточных стенках бурых водорослей, где альгинат при связывании с водой образует вязкий гель.
Номер CAS: 9005-32-7
Номер ЕС: 232-680-1
Название ИЮПАК: 3-(6-карбокси-3,4-дигидрокси-5-фосфанилоксан-2-ил)окси-4,5-дигидрокси-6-фосфанилоксиоксан-2-карбоновая кислота
ИнЧИ=1S/C12H20O12P2/c13-1-3(15)12(24-26)22-6(9(17)18)5(1)21-11-4(1 6)2(14)8(25)7(23-11)10(19)20/ч1-8,11-16Н,25-26Н2,(Н,17,18)(Н,19,20)
Химическая формула: C12H20O12P2
Другие названия: Альгинат, Келацид, Сацио, Камедь левана, Камедь левана, E400, альгинат, Альгинат, Барий, Альгинат, Кальций, Альгинат, Медь, Альгинат, Калий, Альгинат, Натрий, Альгинат, Натрий-кальций, Альгинаты, Альгиновая кислота, Бариевая соль, Альгиновая кислота, Кальциевая соль, Альгиновая кислота, Медная соль, Альгиновая кислота, Калиевая соль, Альгиновая кислота, Натриевая соль, Аллоид G, Альгинат бария, Альгинат кальция, Альгинат кальция, Натрий, Кальгинат, Медный альгинат, Калростат, Калростат 2, Калтостат, Поли(маннуроновая кислота), Натриевая соль, Альгинат калия, Альгинат натрия, Натрий-кальциевый альгинат, Воколоид, Ксанталгин
Альгиновая кислота представляет собой линейный полимер, состоящий из остатков L-глюкуроновой кислоты и D-маннуроновой кислоты, соединенных 1,4-гликозидными связями.
Альгиновая кислота, доступная в виде различных видов соли, уже более 100 лет используется в различных целях в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности.
Альгиновая кислота — одобренный FDA пищевой ингредиент для супов и суповых смесей в качестве эмульгатора, загустителя и стабилизатора.
Альгиновая кислота также доступна в пероральных диетических добавках и содержится в антацидах, таких как Гавискон, для подавления гастроэзофагеального рефлюкса путем создания физического барьера в присутствии желудочной кислоты.
Формулы на основе альгината, формирующие плоты, для лечения изжоги и желудочного рефлюкса используются во всем мире уже более 30 лет.
Альгиновая кислота реагирует с желудочной кислотой, образуя вязкий гель или «плот», который плавает на поверхности содержимого желудка.
Эта деятельность действует как механический барьер, уменьшающий рефлюкс или защищающий слизистую оболочку пищевода во время рефлюкса.
Обычно комбинированные антациды, такие как карбонат кальция, карбонат магния и гидроксид алюминия, действуют синергетически с альгиновой кислотой, нейтрализуя избыток кислоты в желудке.
Альгиновая кислота — высокомолекулярный линейный полимер, выделенный из морских водорослей.
Альгиновая кислота представляет собой линейный β-1 → 4-связанный полимер n-маннуроновой и L-гулуроновой кислоты.
Альгиновая кислота — кислый полисахарид, присутствующий во внеклеточном матриксе бурых водорослей.
Сообщается, что альгиновая кислота ингибирует активность обратной транскриптазы ВИЧ.
Сообщалось о структурном исследовании альгиновой кислоты — полисахарида морских водорослей, поли-α-L-гулуроновой кислоты.
Сообщалось о противовоспалительном действии альгиновой кислоты, выделенной из бурых водорослей Sargassum wightii, у крыс с артритом, вызванным коллагеном II типа.
Сообщалось о пиролизе альгиновой кислоты с использованием пиролитической ГХ/МС в широком диапазоне температур (200–800 °C) и термогравиметрического анализа (ТГА).
Сообщалось, что альгиновая кислота вызывает биокоррозию тонких пленок меди на германиевых элементах внутреннего отражения (IRE).
Альгиновая кислота — это биополимер, образованный из цепей полиуроновых кислот, который извлекается из водорослей, в основном ламинарии. Альгинат имеет широкий спектр биологического применения и в будущем может быть использован в продуктах с контролируемым высвобождением.
В настоящее время альгинат одобрен для использования только в сочетании с антацидами. Альгиновая кислота может поглощать в 200-300 раз больше веса альгиновой кислоты в воде и растворенных веществах при низком pH, образуя высоковязкий гель с высоким pH.
Это создает физический барьер, плавающий в кислом содержимом желудка, что снижает рефлюкс кислоты в пищевод.
Альгиновая кислота полезна при лечении гастроэзофагеальной рефлюксной болезни и расстройства желудка.
Альгиновая кислота, также называемая альгином, — это природный съедобный полисахарид, содержащийся в бурых водорослях.
Альгинат гидрофилен и при гидратации образует вязкую камедь.
Соли, содержащие такие металлы, как натрий и кальций, называются альгинатами.
Цвет альгинатов варьируется от белого до желтовато-коричневого.
Альгинат продается в нитевидной, гранулированной или порошкообразной форме.
Альгиновая кислота, также называемая альгином или альгинатом, представляет собой анионный полисахарид, широко распространенный в клеточных стенках бурых водорослей, включая виды Laminaria и Ascophyllum.
Альгинат образуется путем линейной блок-сополимеризации d-маннуроновой кислоты и l-гулуроновой кислоты.
Альгинаты представляют собой линейные неразветвленные полисахариды, которые содержат различное количество остатков β-d-маннуроновой кислоты и α-l-гулуроновой кислоты, связанных связью (1 → 4 ′ ).
Альгинат биоразлагаем, имеет контролируемую пористость и может быть связан с другими биологически активными молекулами.
Интересно, что инкапсуляция определенных типов клеток в альгинатные гранулы может фактически улучшить выживаемость и рост клеток.
Благодаря своим кровоостанавливающим свойствам альгинат и его соли используются для лечения ран в различных формах, таких как гель или губка.
Альгинат кальция также может усиливать свойства клеточной активности, такие как адгезия и пролиферация (Томас, 2000a,b,c).
Альгинат кальция, альгинат кальция-натрия, коллаген-альгинат и желатин-альгинат, полученные из переработанных водорослей, представляют собой натуральные волокнистые повязки с высокой абсорбирующей способностью (Qin et al., 2006; Thu et al., 2012).
Альгинат может впитывать воду и жидкости организма в количестве, до 20 раз превышающем вес альгината, в результате чего образуется гидрофильный гель.
Образовавшийся гель непрочный, но альгинат поддерживает влажную среду для заживления раны.
Альгиновая кислота — природный гидрофильный коллоидный полисахарид, получаемый из различных видов бурых водорослей (Phaeophyceae).
Альгинат представляет собой линейный сополимер, состоящий в основном из остатков ß-1,4-связанной D-маннуроновой кислоты и α-1,4-связанной L-глюкуроновой кислоты.
Эти мономеры часто расположены в гомополимерных блоках, разделенных областями, приблизительно представляющими собой чередующуюся последовательность двух кислотных мономеров.
Альгиновая кислота представляет собой линейный сополимер с гомополимерными блоками (1-4)-связанных остатков ?-D-маннуроната (М) и его эпимера C-5 ?-L-гулуроната (G), соответственно, ковалентно связанных вместе в различных последовательностях или блоках.
Мономеры могут появляться в гомополимерных блоках последовательных G-остатков (G-блоки), последовательных M-остатков (M-блоки), чередующихся M и G-остатков (MG-блоки) или случайно организованных блоках.
Молекулярная масса варьируется от 10 000 до 600 000.
Анализ является сложной задачей из-за широкого распределения молекулярных масс.
Альгиновая кислота анализировалась в режиме ионного исключения и исключения по размеру на катионообменной колонке смешанного режима Primesep C.
Альгиновая кислота элюируется перед выходом в виде одного пика с хорошей симметрией.
Метод может быть использован для количественного определения альгиновой кислоты в различных составах.
Можно использовать низкое УФ-излучение или ELSD.
Термин «альгинат» обычно используется для солей альгиновой кислоты, но альгинатом могут также называться все производные альгиновой кислоты и сама альгиновая кислота; в некоторых публикациях вместо альгината используется термин «альгин».
Альгинат присутствует в клеточных стенках бурых водорослей в виде кальциевых, магниевых и натриевых солей альгиновой кислоты.
Целью процесса экстракции является получение сухого порошкообразного альгината натрия.
Соли кальция и магния не растворяются в воде, а вот натриевая соль растворяется.
Целью извлечения альгината из морских водорослей является преобразование всех солей альгината в натриевую соль, растворение ее в воде и удаление остатков водорослей путем фильтрации.
Затем альгинат необходимо извлечь из водного раствора.
Раствор очень разбавленный, и испарение воды неэкономично.
Существует два различных способа извлечения альгината.
Первый способ — добавление кислоты, в результате чего образуется альгиновая кислота; она не растворяется в воде, а твердая альгиновая кислота отделяется от воды.
Альгиновая кислота выделяется в виде мягкого геля, из которого необходимо удалить часть воды.
После этого к альгиновой кислоте добавляют спирт, а затем карбонат натрия, который превращает альгиновую кислоту в альгинат натрия.
Альгинат натрия не растворяется в смеси спирта и воды, поэтому альгинат можно отделить от смеси, высушить и измельчить до соответствующего размера частиц, который зависит от его конкретного применения.
Второй способ извлечения альгината натрия из исходного экстракционного раствора — добавление соли кальция.
В результате образуется альгинат кальция с волокнистой текстурой; альгинат не растворяется в воде и может быть отделен от нее.
Отделенный альгинат кальция суспендируют в воде и добавляют кислоту для преобразования его в альгиновую кислоту.
Эту волокнистую альгиновую кислоту легко отделить, поместить в планетарный смеситель со спиртом и постепенно добавлять в пасту карбонат натрия до тех пор, пока вся альгиновая кислота не превратится в альгинат натрия.
Пасту альгината натрия иногда прессуют в гранулы, которые затем сушат и измельчают.
Процесс кажется простым, и химия, конечно, проста:
Преобразовать нерастворимые соли альгината в морских водорослях в растворимый альгинат натрия; осадить либо альгиновую кислоту, либо альгинат кальция из раствора экстракта альгината натрия; преобразовать любой из них обратно в альгинат натрия, на этот раз в смеси спирта и воды, в которой натриевая соль не растворяется.
Трудности заключаются в обращении с материалами, встречающимися в процессе, и для понимания этих проблем необходимо немного больше подробностей о процессе.
Для извлечения альгината водоросли измельчают на куски и перемешивают с горячим раствором щелочи, обычно карбоната натрия.
Примерно через два часа альгинат растворяется в альгинате натрия, образуя очень густую суспензию.
Эта суспензия также содержит нерастворимую часть водорослей, в основном целлюлозу.
Этот нерастворимый остаток необходимо удалить из раствора.
Раствор слишком густой (вязкий), чтобы его можно было отфильтровать, и его необходимо разбавить очень большим количеством воды.
После разбавления раствор продавливается через фильтровальную ткань в фильтр-прессе.
Однако частицы нерастворенного остатка очень мелкие и могут быстро засорить фильтровальную ткань.
Поэтому перед началом фильтрации необходимо добавить фильтрующее средство, например, диатомит; он удерживает большую часть мелких частиц на поверхности фильтровальной ткани и облегчает фильтрацию.
Однако фильтрующие средства стоят дорого и могут существенно увеличить расходы.
Чтобы уменьшить количество необходимого фильтрующего средства, некоторые переработчики нагнетают воздух в экстракт, пока альгинат разбавляется водой (экстракт и разбавляющая вода смешиваются в поточном смесителе, в который нагнетается воздух).
Мелкие пузырьки воздуха прикрепляются к частицам осадка.
Разбавленный экстракт оставляют на несколько часов, в то время как воздух поднимается наверх, унося с собой частицы остатка.
Эта пенистая смесь воздуха и осадка удаляется сверху, а раствор забирается снизу и перекачивается в фильтр.
Следующим шагом является осаждение альгината из отфильтрованного раствора в виде альгиновой кислоты или альгината кальция.
С середины 1970-х годов различные формы альгинатов, такие как альгинатная соль, альгиновые кислоты и пропиленгликольальгинаты, успешно используются в фармацевтической промышленности.
Альгинаты широко используются в фармацевтике благодаря своим уникальным свойствам.
Некоторые из областей применения, в которых используются альгинаты, включают пленкообразователи, дезинтеграторы, средства для контролируемого высвобождения и контроля желудочного рефлюкса, а также загущения и стабилизации.
Это лишь некоторые из фармацевтических применений, в которых используется альгинат.
Одним из преимуществ альгината является то, что он быстро увлажняется как в холодной, так и в горячей воде.
Известно также, что альгинаты образуют термически необратимые гели, а также прозрачные, однородные и блестящие пленки.
Кроме того, при смешивании альгинатов с водой альгинат легко превращается в альгиновую кислоту при pH ниже 4.
Некоторые другие области применения альгинатов в фармацевтической сфере включают:
Альгиновая кислота является одним из основных углеводов бурых водорослей Phaeophycae, ее функция не ясна.
Пропорция меняется в зависимости от сезона: в феврале виды ламинарии содержат 24% альгиновой кислоты, а в сентябре — только 14%.
Для его выделения очищенную траву сначала замачивают в разбавленной кислоте, промывают, а затем экстрагируют раствором карбоната натрия, получая при этом раствор альгината натрия.
Этот материал находит широкое коммерческое применение.
Альгинат находит применение в желе холодного отверждения, в качестве стабилизатора во многих продуктах питания, особенно в мороженом, в качестве загустителя в текстильной печати, для проклейки поверхности бумаги и для очистки воды.
Альгиновая кислота — высокомолекулярный полисахарид, и до 1955 года считалось, что альгинат содержит только остатки D-маннуроновой кислоты.
Однако Фишер и Дорфель показали, что в результате гидролиза образуется L-гулуроновая кислота, эпимер C-5 D-маннуроновой кислоты, а также D-маннуроновая кислота.
Анализ метилирования показывает, что обе эти единицы являются 1,4-связанными, вывод, который подтверждается применением других методов структурного исследования и с которым согласуются результаты более ранних работ.
Выделение 4-0-ß-D-маннопиранозил-D-маннопиранозы из частичного гидролизата восстановленного полисахарида указывает на то, что остатки маннуроновой кислоты в альгиновой кислоте связаны через свои положения C-4 ß-связью и что эта связь является 1,4-пиранозильной, а не 1,5-фуранозильной.
Было достигнуто частичное фракционирование на фракции, богатые маннуроновой и гулуроновой кислотами соответственно, однако повторное фракционирование не позволило разделить полимер, содержащий только остатки маннуроновой или гулуроновой кислоты.
Доказательством того, что две кислоты появляются вместе, по крайней мере, в некоторых молекулах альгиновой кислоты, было выделение олигоуроновых кислот, содержащих обе кислоты, и кристаллической маннозилгулозы из частичных кислотных гидролизатов альгиновой кислоты и продукта ее восстановления соответственно.
Изучение состава альгиновой кислоты методом частичного кислотного гидролиза было проведено Хаугом, Снидсродом и Ларсеном.
Гетерогенный гидролиз альгината проводили щавелевой кислотой.
Результаты показали, что определенное количество альгината быстро перешло в раствор, но даже длительный гидролиз не увеличил концентрацию углеводов в растворе более чем до 28% альгината.
Это ясно указывало на то, что только часть образца альгината была доступна для гидролиза, в то время как остальная часть образца была защищена от гидролиза или гидролизовалась очень медленно.
Дальнейшее разложение нерастворимого материала возможно только при промывании альгината, растворении его в разбавленной щелочи и последующей обработке щавелевой кислотой.
Но даже в этом случае существовало ограничение на величину гидролиза.
Нерастворимую фракцию можно разделить на одну фракцию, содержащую преимущественно остатки гулуроновой кислоты, и другую, содержащую преимущественно остатки маннуроновой кислоты.
Примечательно, что не удалось получить фракцию с промежуточным составом уроновой кислоты.
Среднечисленная длина нерастворимых цепей составила 20-30.
Предварительно было показано, что растворимая фракция состоит преимущественно из двух мономеров и диуронида, содержащего оба мономера.
На основании этих результатов Хаугканда-Ларсен пришел к выводу, что альгиновая кислота состоит из блоков из 20–30 мономерных единиц с преобладанием либо маннуроновой, либо гулуроновой кислоты, и что эти блоки разделены областями с другой последовательностью остатков уроновой кислоты, вероятно, с большой долей чередующихся остатков маннуроновой и гулуроновой кислоты.
Блоки с высокорегулярной структурой легче образуют кристаллические области с гораздо более низкой скоростью гидролиза, чем более аморфные области.
Еще предстоит окончательно доказать, что в молекуле альгината когда-либо возникают структурные нарушения, такие как разветвление или отсутствие -1,4-связывания.
Неполное окисление альгината натрия периодатом можно было бы объяснить, если бы такие нарушения имели место.
Эти вопросы более полно рассматриваются в разделе А. Еще одной нерешенной проблемой является конфигурация гулуронозильной связи.
Альгинат примечателен тем, что из Azotobacter vinelandii и Pseudomonas aeruginosa был выделен бактериальный полисахарид, напоминающий альгиновую кислоту.
Исследования еще не столь полны, как в случае с альгиновой кислотой водорослей, и, по-видимому, существует близкое структурное сходство, за исключением того, что бактериальный полимер, по крайней мере, иногда 0-ацетилирован.
Деградация альгината посредством реакции ß-элиминирования достигалась как ферментативным, так и химическим путем (см. раздел C), а также было показано, что имеет место окислительная деградация по свободнорадикальному механизму с участием природных фенольных соединений.
В некотором смысле альгиновая кислота имеет более простую структуру, чем пектиновая кислота — родственный полимер уроновой кислоты из высших растений, в котором мономером является галактуроновая кислота.
Пектин похож на альгиновую кислоту тем, что содержит основу из остатков уроновой кислоты, но блоки полигалактуроновой кислоты, по-видимому, прерываются случайными нейтральными остатками (рамнозой).
Нейтральные боковые цепи также присутствуют в разной степени в зависимости от источника пектина.
В отличие от пектиновой кислоты, альгиновая кислота не встречается в этерифицированном состоянии, и нейтральные сахара, по-видимому, никогда не входят в состав молекулы.
Химические реакции альгиновой кислоты представляют интерес не только сами по себе, но и потому, что их можно с пользой применять для определения структуры более сложных пектиновых веществ.
Одной из целей работы, представленной в данной диссертации, было использование альгиновой кислоты для разработки новых подходов к определению структуры полисахаридов, содержащих уроновую кислоту.
Подробная информация об этих подходах приведена в разделах B и C.
Рентгеновский анализ альгиновой кислоты дает хорошо выраженные дифракционные картины, однако Фрей и Престон впоследствии доказали, что исследованный образец альгината на самом деле был образцом, богатым гулуроновой кислотой.
Полученные данные, таким образом, соответствовали полигулуроновой кислоте, а не полиманнуроновой кислоте, как предполагалось первоначально.
Если проигнорировать атом углерода C-6, то полигулуроновая кислота имеет тот же углеродный скелет, что и целлюлоза (а также ксилан, маннан и полиманнуроновая кислота), и эти два полимера действительно связаны тем, что имеют 2-кратную винтовую ось вдоль оси волокна, хотя расстояние повторения волокон несколько короче для полигулуроновой кислоты - 8,71 по сравнению с 10,32 для целлюлозы.
Фрей и Престон пришли к выводу, что клеточная стенка водорослей содержит в основном материал, богатый гулуроновой кислотой, тогда как межклеточная альгиновая кислота в основном представляет собой полиманнуроновую кислоту.
Физические свойства растворов альгинатов во многом аналогичны свойствам пектинов высших растений и сульфатированных полисахаридов из красных морских водорослей, например, К-каррагинана.
Например, все они образуют прочные, обратимые, чувствительные к катионам гели.
Это сходство, а также тот факт, что все эти полисахариды встречаются, по крайней мере частично, в межклеточных частях растительной ткани, позволяют предположить, что они могут иметь схожие биологические функции.
Соответственно, стремясь понять конформацию, а также физические и биологические свойства альгиновых кислот, альгината, представляется целесообразным изучить все три типа полисахаридов вместе.
В этой лаборатории был достигнут определенный прогресс в определении конформации К-каррагинана методом рентгеновской дифракции; это описано далее в данной диссертации (раздел D) вместе с результатами попытки дальнейшего развития рентгеновских методов и их применения к альгиновой и пектиновой кислотам.
Полисахарид морских водорослей альгиновая кислота представляет собой линейный блок-сополимер, состоящий из двух остатков уроновой кислоты, а именно D-маннуроновой и L-гулуроновой кислоты.
Распределение уроновых кислот по цепи не является случайным и включает относительно длинные последовательности каждой уроновой кислоты.
В присутствии двухвалентных катионов, таких как кальций, альгинатные гели могут образовываться за счет ионной сшивки через кальциевые мостики между остатками L-гулуроновой кислоты в соседних цепях.
Исторически известно, что альгинаты обладают гемостатической функцией и способны поглощать определенные растворенные вещества.
Гели альгината кальция имеют большой размер пор и высокую водопоглощаемость, что делает их потенциально полезными в качестве гидрогелевых повязок.
Сообщается, что гидрофильные губки (ксерогели), полученные из альгината кальция, обладают хорошими абсорбирующими свойствами как по отношению к крови, так и к раневому экссудату.
Альгинатные волокна обычно готовятся путем введения раствора водорастворимого альгината (обычно альгината натрия) в ванну, содержащую кислый раствор или раствор соли кальция, для получения соответствующих волокон альгиновой кислоты или альгината кальция, которые могут использоваться для производства пряжи и тканей медицинского назначения, а также в качестве носителей лекарственных препаратов для заживления ран.
Альгинат является важным компонентом биопленок, вырабатываемых бактерией Pseudomonas aeruginosa — основным патогеном, обнаруживаемым в легких некоторых людей, страдающих муковисцидозом.
Биопленка и P. aeruginosa обладают высокой устойчивостью к антибиотикам и подвержены ингибированию макрофагами.
Альгинат — это натуральный продукт, содержащийся в Sargassum fusiforme, по которому имеются данные.
Соли и эфиры АЛЬГИНОВОЙ КИСЛОТЫ, которые используются в качестве ГИДРОГЕЛЕЙ, МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СНЯТИЯ ЗУБНЫХ ОТТИСКОВ и в качестве абсорбирующих материалов для хирургических повязок (БИНТЫ, ГИДРОКАЛЛОИДЫ).
Они также используются для производства МИКРОСФЕР и НАНОЧАСТИЦ для НАБОРОВ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ и СИСТЕМ ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВ.
Альгиновая кислота существует в виде порошка или нитей, а также в виде аморфных гранул от желтовато-белого до коричневого цвета, нерастворимых в чистой воде и различных органических растворителях.
Альгинат может растворяться в воде, подщелоченной карбонатом натрия, гидроксидом натрия или тринатрийфосфатом.
Альгиновая кислота — коллоидный гидрофильный полисахарид, получаемый из некоторых бурых водорослей методом щелочной экстракции.
Скорее всего, вы часто употребляете альгиновую кислоту.
Альгинат можно найти в некоторых видах мороженого, тортах, заправках для салатов и многих других продуктах.
Альгинат является отличным загустителем, поэтому его часто используют в пище.
Альгиновая кислота добывается из бурых водорослей.
Альгиновая кислота состоит из структур D-маннуроновой кислоты и L-гулуроновой кислоты, соединенных альфа-1,4-связями.
Эти две структуры не обязательно чередуются друг с другом.
Например, гулуронат может быть соединен с другим гулуронатом с помощью связи альфа-1,4.
Точное количество маннуронатов или гулуронатов в альгиновой кислоте не является постоянным.
Альгинат естественным образом меняется от одного растения к другому.
Но чаще всего они встречаются в наборах по два, то есть будут две маннуроновые кислоты, соединенные связью альфа-1,4, затем соединенные с гулуроновой кислотой связью альфа-1,4, которая соединена с другой гулуроновой кислотой связью альфа-1,4.
Затем эта картина будет повторяться.
D-маннуроновая кислота похожа на D-маннозу, только у нее есть COOH вместо CH2 OH на углероде 6. А L-гулуроновая кислота похожа на L-глюкозу, только у нее снова есть COOH вместо CH2 OH на углероде 6.
Альгин — это полисахарид, содержащийся в бурых водорослях Phaeophyceae. Из этих бурых водорослей именно ламинария Macrocystis pyrifera в основном используется для производства Альгина.
Этот вид встречается в основном в Северной и Южной Америке, Австралии, Новой Зеландии и Африке и растет в спокойных водах и на больших, густых зарослях.
Другими морскими водорослями, используемыми при производстве альгина, являются Ascophyllum nodosum, Laminaria и Ecklonia.
Альгин в клеточной стенке ламинарии представляет собой смешанную соль (магний, кальций, натрий, калий) альгиновой кислоты.
Чистые альгинаты растворяются в дистиллированной воде и образуют однородные растворы.
Альгинаты совместимы с другими растительными гидроколлоидами, а также с углеводами и белками.
Применение альгинатов обусловлено их эффективными стабилизирующими, загущающими, эмульгирующими, пленкообразующими, влагоудерживающими и гелеобразующими свойствами.
Существует несколько марок альгинатов натрия, калия, кальция, аммония, пропиленгликоля и альгиновой кислоты.
Альгиновая кислота
Альгиновая кислота не является антацидом, но из-за своего уникального механизма действия альгинат добавляют в некоторые антацидные препараты для повышения их эффективности в лечении и облегчении симптомов ГЭРБ.
В присутствии слюны альгиновая кислота реагирует с бикарбонатом натрия, образуя альгинат натрия.
Под действием желудочной кислоты этот альгинат выпадает в осадок, образуя пенящийся, вязкий гель, который плавает на поверхности желудочного содержимого.
Это обеспечивает относительно нейтральный pH-барьер во время эпизодов кислотного рефлюкса и повышает эффективность препаратов, используемых для лечения ГЭРБ.
Препараты на основе альгиновой кислоты не показаны для лечения ЯБДПК.
Структура
Альгиновая кислота представляет собой линейный сополимер с гомополимерными блоками (1 → 4)-связанных остатков β-D-маннуроната (M) и α-L-гулуроната (G) соответственно, ковалентно связанных вместе в различных последовательностях или блоках.
Мономеры могут появляться в гомополимерных блоках последовательных G-остатков (G-блоки), последовательных M-остатков (M-блоки) или чередующихся M и G-остатков (MG-блоки).
Обратите внимание, что α-L-гулуронат является эпимером C-5 β-D-маннуроната.
Применение альгината
Применение альгинатов основано на трех основных свойствах.
Первая — это их способность при растворении в воде загущать полученный раствор (более технически это описывается как их способность увеличивать вязкость водных растворов).
Во-вторых, их способность образовывать гели; гели образуются при добавлении соли кальция к раствору альгината натрия в воде.
Гель образуется в результате химической реакции: кальций вытесняет натрий из альгината, удерживает длинные молекулы альгината вместе, и в результате получается гель.
Не требуется нагревание, и гели не плавятся при нагревании. Это контрастирует с агаровыми гелями, где вода должна быть нагрета примерно до 80°C, чтобы растворить агар, а гель образуется при охлаждении ниже примерно 40°C.
Третьим свойством альгинатов является способность образовывать пленки из альгината натрия или кальция и волокна из альгината кальция.
Молекулы альгината представляют собой длинные цепи, содержащие два различных кислотных компонента, для простоты обозначенных здесь как M и G.
То, как эти единицы M и G расположены в цепи, а также общее соотношение M/G двух единиц в цепи могут различаться у разных видов водорослей.
Другими словами, не все «альгинаты» обязательно одинаковы.
Так, некоторые водоросли могут вырабатывать альгинат, который при растворении в воде дает высокую вязкость, другие могут вырабатывать альгинат с низкой вязкостью.
Условия процедуры экстракции также могут влиять на вязкость альгината, снижая ее, если условия слишком жесткие.
Все это приводит к тому, что продавцы обычно предлагают ассортимент альгинатов с различной вязкостью.
Аналогично прочность геля, образующегося при добавлении солей кальция, может варьироваться от одного альгината к другому.
Обычно альгинаты с более высоким содержанием G дают более прочный гель; говорят, что такие альгинаты имеют низкое соотношение M/G.
Несколько примеров: Macrocystis может давать альгинат средней вязкости или высокой вязкости при осторожной процедуре экстракции (более низкая температура экстракции).
Саргассум обычно дает продукт с низкой вязкостью.
Laminaria digitata дает мягкий или средней крепости гель, в то время как Laminaria hyperborea и Durvillaea дают прочные гели.
Вот некоторые из причин, по которым производители альгината предпочитают иметь разнообразные источники морских водорослей, чтобы альгинат соответствовал потребностям конкретных областей применения.
Ламинария сначала экстрагируется водой, а остаток — карбонатом натрия; фильтрат подкисляется соляной кислотой, а выпавшая в осадок альгиновая кислота промывается и отбеливается.
Фармацевтическое и медицинское применение
Если тонкую струю раствора альгината натрия направить в ванну с раствором хлорида кальция, альгинат кальция образуется в виде волокон.
При использовании альгинатов с низкой вязкостью можно использовать концентрированный раствор без каких-либо проблем с вязкостью, а кальциевая ванна не будет разбавляться так быстро.
Волокна обладают очень хорошей прочностью как в мокром, так и в сухом состоянии.
Как и в случае большинства полимерных волокон, формируемых методом экструзии, растяжение при формовании увеличивает линейность полимерных цепей и прочность волокна.
Из смешанных солей альгината натрия и кальция производятся качественные прочные волокна, которые перерабатываются в нетканый материал, используемый в перевязочных материалах.
Они обладают очень хорошими ранозаживляющими и кровоостанавливающими свойствами и могут усваиваться жидкостями организма, поскольку кальций в волокнах обменивается на натрий из жидкости организма, образуя растворимый альгинат натрия.
Это также позволяет легко удалять альгинатные повязки с больших открытых ран или ожогов, поскольку они не прилипают к ране.
Удалению может способствовать нанесение на повязку солевых растворов, чтобы обеспечить преобразование альгинатов в растворимый альгинат натрия.
Недавно потребительское подразделение транснациональной фармацевтической компании запустило новую линейку пластырей и марлевых повязок на основе волокон альгината кальция.
Их рекламируют как средство, способствующее более быстрому свертываемости крови — в два раза быстрее, чем их старый, хорошо зарекомендовавший себя продукт.
Порошок альгиновой кислоты разбухает при смачивании водой.
Это привело к его использованию в качестве разрыхлителя таблеток для некоторых специализированных применений.
Альгиновая кислота также используется в некоторых диетических продуктах, таких как печенье. Альгинат разбухает в желудке, и при приеме достаточного количества альгината возникает чувство «сытости», которое отвращает человека от дальнейшего приема пищи.
То же свойство набухания используется в таких продуктах, как таблетки Гавискона, которые принимаются для облегчения изжоги и кислотности.
Разбухшая альгиновая кислота помогает удерживать содержимое желудка на месте и снижает вероятность рефлюкса, раздражающего слизистую оболочку пищевода.
Альгинат используется для контролируемого высвобождения лекарственных препаратов и других химических веществ.
В некоторых случаях активный ингредиент помещается в гранулу альгината кальция и медленно высвобождается по мере воздействия гранулы на соответствующую среду.
Совсем недавно в качестве способа доставки различных лекарственных средств были испытаны пероральные системы контролируемого высвобождения, включающие альгинатные микросферы, иногда покрытые хитозаном для повышения механической прочности.
Компания Pronova Biomedical AS, ведущий поставщик сверхчистых альгинатов и хитозанов для контролируемого высвобождения и других медицинских материалов, была приобретена компанией FMC Bioploymer в начале 2002 года. Ранее FMC приобрела компанию Pronova Biopolymer, производителя пищевых и технических альгинатов.
Альгинат широко используется в качестве материала для изготовления форм в стоматологии, протезировании, литье под давлением и в текстильной промышленности.
Альгинат также используется в пищевой промышленности для загущения супов и желе.
Альгинат кальция используется в различных видах медицинских изделий, включая повязки от ожогов, которые способствуют заживлению и которые можно снимать с меньшей болью, чем обычные повязки.
Кроме того, благодаря биосовместимости альгината и простому гелеобразованию с двухвалентными катионами, такими как Ca2+, он широко используется для иммобилизации и инкапсуляции клеток.
Альгиновая кислота (альгинат) также используется в кулинарии, в частности в технике «Esferificación» (сферификация) Феррана Адриа из барселонского ресторана El Bulli, в которой натуральные соки фруктов и овощей заключаются в пузырьки, которые «взрываются» на языке при употреблении.
Альгиновая кислота нерастворима в воде, но становится растворимой при нейтрализации щелочью.
Лекарственные таблетки могут быть нерастворимыми в желудке, но растворимыми в кишечнике. Для того чтобы активный медицинский ингредиент правильно высвобождался в кишечнике, таблетки включают альгиновую кислоту, дезинтегрант, который набухает в воде.
Обычно используются порошки, такие как крахмал, но если добавить альгиновую кислоту (разрыхлитель таблеток), то получатся таблетки, которые демонстрируют свойства, отличные от свойств крахмала.
Эти таблетки обладают функцией гастрорезистентности, поскольку альгиновая кислота не растворяется в желудочной кислоте, и таблетки впоследствии попадают в кишечник.
Альгиновая кислота начинает растворяться по мере постепенного повышения pH в кишечнике, где таблетки распадаются и высвобождается активный ингредиент.
Альгиновая кислота важна для разработки таблеток, нерастворимых в желудке и растворимых в кишечнике.
Косметическое использование
Одним из распространенных применений альгината является косметика, где альгинат используется благодаря своим функциональным свойствам влагоудерживателя и загустителя.
Благодаря этим качествам альгинаты нашли применение в различных областях, например, для сохранения цвета помады на поверхности губ.
Действие альгината основано на том, что альгинаты образуют гелеобразную сеть, которая сохраняет цвет помады.
Бумага
Основное применение альгината в бумажной промышленности — проклейка поверхности.
Альгинат, добавленный к обычному крахмальному шлихту, дает гладкую сплошную пленку и поверхность с меньшим разрыхлением.
Маслостойкость альгинатных пленок обеспечивает лучшую маслостойкость и улучшает жиронепроницаемые свойства.
Улучшенный глянец достигается при использовании высокоглянцевых красок.
Если необходимо вощить бумагу или картон, альгинат в составе клея удержит воск в основном на поверхности.
Они обеспечивают лучшую обрабатываемость покрытия, чем другие загустители, особенно при нанесении покрытий в горячем состоянии на машине.
Альгинаты также являются прекрасными пленкообразователями и улучшают стойкость краски и печатные свойства.
Количество используемого альгината обычно составляет 5–10 процентов от веса крахмала в замасливателе.
Альгинат также используется в крахмальных клеях для изготовления гофрированного картона, поскольку альгинат стабилизирует вязкость клея и позволяет контролировать скорость его проникновения.
Обычно достаточно одного процента альгината натрия от веса использованного крахмала.
Методы и оборудование для нанесения покрытия на бумагу значительно усовершенствовались с конца 1950-х годов в связи с ростом спроса на недорогую мелованную бумагу для высококачественной печати.
Оборудование для нанесения покрытий на лопасти работает со скоростью 1000 м/мин и более, поэтому материал покрытия, обычно глина плюс синтетическое латексное связующее, должен иметь постоянные реологические свойства в условиях нанесения покрытия.
До 1 процента альгината предотвратит изменение вязкости суспензии покрытия в условиях высокого сдвига, когда альгинат контактирует с валиком.
Альгинат также помогает контролировать потерю воды из суспензии покрытия в бумагу между точкой нанесения покрытия и точкой, где излишки удаляются задним лезвием.
Вязкость суспензии покрытия не должна увеличиваться из-за потери воды в бумагу, так как это приводит к неравномерному удалению покрытия задним лезвием и образованию полос на покрытии.
Используются альгинаты средней и высокой вязкости в количестве 0,4–0,8 процента от сухого остатка глины.
Благодаря устойчивости альгинатных пленок к растворителям улучшается качество печати готовой бумаги.
Сварочные прутки
Покрытия наносятся на сварочные стержни или электроды, чтобы выполнять функцию флюса и контролировать условия в непосредственной близости от сварного шва, такие как температура или наличие кислорода и водорода.
Сухие ингредиенты покрытия смешиваются с силикатом натрия (жидким стеклом), который придает некоторую пластичность, необходимую для экструзии покрытия на стержень; альгинат также действует как связующее вещество для высушенного покрытия на стержне.
Однако влажный силикат не обладает связующим действием и не обеспечивает достаточной смазки для обеспечения эффективной и плавной экструзии.
Необходима дополнительная смазка и связующее вещество, которое будет удерживать влажную массу перед экструзией и сохранять форму покрытия на стержне во время сушки и выпекания.
Для удовлетворения этих требований используются альгинаты.
Количество используемых альгинатов во многом зависит от типа покрываемого сварочного прутка и используемого экструзионного оборудования.
Производители альгинатов являются лучшим источником информации об использовании альгинатов в сварочных электродах.
Связующие вещества для корма для рыб
Рост аквакультуры во всем мире привел к использованию сырого альгината в качестве связующего вещества в кормах для лосося и других рыб, особенно во влажных кормах, изготовленных из свежих рыбных отходов, смешанных с различными сухими компонентами.
Связывание альгината позволяет снизить потребление до 40 процентов, а загрязнение прудов для разведения рыбы резко сокращается.
Разделительные агенты
Слабая адгезия пленок альгината ко многим поверхностям, а также их нерастворимость в неводных растворителях привели к их использованию в качестве разделительных смазок для форм, первоначально для гипсовых форм, а позднее при формовании стеклопластиков.
Альгинат натрия также является хорошим покрытием для антилипкой бумаги, которая используется в качестве разделительного состава при производстве декоративных плит из синтетической смолы.
Пленки альгината кальция, сформированные in situ на бумаге, использовались для разделения декоративных ламинатов после их формирования в системе горячего прессования.
Печать на текстиле
В текстильной печати альгинаты используются в качестве загустителей пасты, содержащей краситель.
Эти пасты можно наносить на ткань с помощью оборудования для трафаретной или валковой печати.
Альгинаты стали важными загустителями с появлением реактивных красителей. Они химически соединяются с целлюлозой в ткани.
Многие из обычных загустителей, такие как крахмал, вступают в реакцию с активными красителями, что приводит к снижению выхода цвета, а иногда и к появлению побочных продуктов, которые трудно вымываются.
Альгинаты не вступают в реакцию с красителями, легко вымываются из готового текстиля и являются лучшими загустителями для активных красителей.
Альгинаты дороже крахмала, и в последнее время производители крахмала предприняли попытки производить модифицированные крахмалы, которые не вступают в реакцию с активными красителями, поэтому рынок альгинатов становится все более конкурентоспособным.
Такое использование альгината представляет собой большой рынок, однако на альгинат влияют экономические рецессии, когда часто наблюдается падение спроса на одежду и текстиль.
Типы требуемого альгината варьируются от средней и высокой вязкости при использовании старого оборудования для трафаретной печати до низкой вязкости при использовании современной высокоскоростной валковой печати.
На текстильную печать приходится около 50 процентов мирового рынка альгинатов.
Еда
Загущающие свойства альгината полезны в соусах, сиропах и топпингах для мороженого.
Загущение начинки для пирогов альгинатом уменьшает размягчение теста под воздействием жидкости из начинки.
Добавление альгината может сделать глазурь нелипкой и позволить накрывать выпечку полиэтиленовой пленкой.
Эмульсии типа «вода в масле», такие как майонез и заправки для салатов, с меньшей вероятностью разделятся на исходные масляную и водную фазы, если их загустить альгинатом.
Альгинат натрия бесполезен, если эмульсия кислая, поскольку образуется нерастворимая альгиновая кислота; для этих целей используют пропиленгликольальгинат (ПГА), поскольку он стабилен в слабокислых условиях.
Альгинат улучшает текстуру, плотность и блеск йогурта, но PGA также используется для стабилизации молочных белков в кислых условиях, как это встречается в некоторых йогуртах.
В некоторые фруктовые напитки добавляется фруктовая мякоть, и желательно поддерживать ее в виде суспензии; добавление альгината натрия или ПГА в кислых условиях может предотвратить осаждение мякоти.
В шоколадном молоке какао можно удерживать во взвешенном состоянии с помощью смеси альгината и фосфата, хотя в этом случае он сталкивается с сильной конкуренцией со стороны каррагинана.
Небольшое количество альгината может загустить и стабилизировать взбитые сливки.
Более подробную информацию о факторах, влияющих на вязкость альгинатных растворов, см. в работе Кинга (1983: 132-141).
В статье обсуждается влияние концентрации альгината, молекулярной массы альгината, присутствия кальция, оставшегося в альгинате после процесса экстракции, pH, температуры и других солей.
Более краткое обсуждение см. в работах Макхью (1987) или Клэр (1993).
Альгинаты имеют ряд применений, не связанных ни с их вязкостью, ни с их гелеобразующими свойствами.
Они действуют как стабилизаторы в мороженом; добавление альгината уменьшает образование кристаллов льда при замораживании, придавая продукту однородную консистенцию.
Это особенно важно, когда мороженое размягчается между покупкой в супермаркете и заморозкой в домашнем морозильнике; без альгината или аналогичного стабилизатора в повторно замороженном мороженом образуются крупные кристаллы льда, из-за чего альгинат приобретает нежелательное хрустящее ощущение во рту.
Альгинат также снижает скорость таяния мороженого.
Любители пива предпочитают видеть пену на поверхности только что налитого бокала, а плохая пена приводит к субъективному мнению о низком качестве пива.
Добавление очень низкой концентрации пропиленгликольальгината обеспечит стабильную и более стойкую пивную пену.
Для осветления вина и удаления нежелательной окраски (оклейки вина) используются различные вещества, но в более сложных случаях было обнаружено, что добавление альгината натрия может быть эффективным.
Желирующие свойства альгината были использованы при первом производстве искусственной вишни в 1946 году.
Ароматизированный, окрашенный раствор альгината натрия крупными каплями капали в раствор соли кальция.
Альгинат кальция немедленно образовал пленку на внешней стороне капли, и когда капля постояла в растворе, кальций постепенно проник в каплю, превратив весь альгинат в гель, который затвердел при дальнейшем стоянии.
Поскольку гели со вкусом вишни не таяли, они стали очень популярны в хлебобулочных изделиях.
Заменители фруктов теперь можно производить с помощью автоматизированных и непрерывных процессов, основанных на схожих принципах.
Кальций можно применять как наружно, как указано выше, так и внутрь.
В последнем случае к фруктовому пюре добавляют нерастворимую соль кальция вместе со слабой кислотой; слабая кислота медленно воздействует на соль кальция и высвобождает водорастворимый кальций, который затем реагирует с альгинатом и образует гель.
Из смесей альгината и кальция можно приготовить съедобные десертные желе, которые часто рекламируются как желе или десерты быстрого приготовления, поскольку они готовятся простым смешиванием порошков с водой или молоком, без применения тепла.
Поскольку альгинатные желе не тают, они имеют иное, более плотное ощущение во рту по сравнению с желе из желатина, которое можно размягчить и расплавить при температуре тела.
Смеси солей кальция и альгината натрия могут застывать в гелеобразное состояние с разной скоростью, в зависимости от скорости растворения соли кальция.
Образование геля также можно замедлить даже после того, как все смешано; это делается с помощью замедлителя гелеобразования, который вступает в реакцию с кальцием раньше альгината, поэтому кальций недоступен для альгината, пока не будет использован весь замедлитель.
Таким образом, при желании можно отсрочить образование геля на несколько минут, например, когда необходимо добавить и перемешать другие ингредиенты до того, как гель начнет застывать.
Альгинатные гели используются в реструктурированных или реформированных пищевых продуктах.
Например, реструктурированное мясо можно приготовить, взяв куски мяса, связав их вместе и придав им форму обычных кусков мяса, например, наггетсов, жаркого, мясных рулетов и даже стейков.
Связующим веществом может быть порошок альгината натрия, карбоната кальция, молочной кислоты и лактата кальция. При смешивании с сырым мясом они образуют гель альгината кальция, который связывает кусочки мяса вместе.
Его используют для производства мяса, употребляемого в пищу человеком, например, куриных наггетсов; альгинат стал особенно полезен при изготовлении мясных батонов для свежего корма для домашних животных; некоторые отходы скотобоен являются подходящими и дешевыми ингредиентами.
Используется до 1 процента альгината.
Аналогичные принципы применяются при изготовлении заменителей креветок с использованием альгината, белков, таких как концентрат соевого белка, и ароматизаторов.
Смесь экструдируют в ванну с хлоридом кальция для получения съедобных волокон, которые измельчают, покрывают альгинатом натрия и формуют в форме.
Реструктурированное рыбное филе изготавливается с использованием рыбного фарша и геля альгината кальция.
Луковые кольца готовятся из порошка сушеного лука; начинка из оливок с перцем чили готовится с использованием мякоти перца чили.
В 2001 году в Испании была запущена новая линейка оливок, фаршированных ароматизированными пастами, такими как чеснок, травы, острый перец, лимон и сыр.
Каждый из них готовится из зеленых оливок сорта «мансанилья» и пасты на основе альгината, содержащей соответствующий ингредиент для придания вкуса.
Пленки и покрытия из альгината кальция используются для сохранения замороженной рыбы.
Жиры в жирной рыбе, такой как сельдь и скумбрия, могут стать прогорклыми в результате окисления даже при быстрой заморозке и хранении при низких температурах.
Если рыба заморожена в желе из альгината кальция, она защищена от воздействия воздуха, и прогорклость от окисления очень ограничена.
Желе оттаивает вместе с рыбой, поэтому их легко отделить.
Если перед заморозкой покрыть куски говядины пленкой из альгината кальция, мясной сок, выделяющийся при размораживании, снова впитается в мясо, а покрытие также поможет защитить мясо от бактериального заражения.
При желании покрытие из альгината кальция можно удалить, повторно растворив его в полифосфате натрия.
Альгиновая кислота используется в изделиях из пшеничной муки, таких как лапша и хлеб, для улучшения качества продукции.
Добавление альгиновой кислоты в мучное тесто способствует удержанию воды и придает изделиям мягкую текстуру.
Альгиновая кислота также влияет на крахмал и белки пшеничной муки, вызывая укрепление структуры теста после варки или выпечки.
Альгиновая кислота — гидрофильная коллоидная полиуроновая кислота с прямой цепью. Она используется в качестве прекурсора для получения альгината натрия, альгината калия и альгината кальция, которые находят применение в различных отраслях промышленности, таких как пищевая промышленность, текстильная печать и фармацевтика.
Альгинат используется в качестве добавки в обезвоженных продуктах, таких как средства для похудения.
Альгинат также используется в производстве бумаги и текстиля.
Альгинат активно используется в производстве водонепроницаемых и огнестойких тканей.
Альгинат используется в качестве загустителя в напитках, мороженом и косметике.
Альгинат играет важную роль в качестве сырья для синтеза пропиленгликольальгината и сульфата полисахарида.
Альгинат также полезен для очистки и переработки сточных вод, поскольку обладает высокой впитывающей способностью.
Альгиновая кислота используется в запрещенных целях
В Техническом обзоре (TR) за 2015 год говорится: «Альгиновая кислота в основном используется для улучшения текстуры супов и суповых смесей в качестве эмульгатора, добавки для приготовления блюд, стабилизатора и загустителя.
Использование альгиновой кислоты для этих целей не является ответом на потерю вкусов, цвета, текстуры или пищевой ценности в процессе обработки, а используется вместо этого для улучшения текстуры супа и суповых смесей в том виде, в котором они продаются». Лучше ли это?
Чтобы придать искусственную текстуру? Мы считаем, что эта цель не соответствует ожиданиям потребителей в отношении органических продуктов.
Альгинаты — это соли длинноцепочечного углеводного биополимера альгиновой кислоты.
Их извлекают из различных видов бурых водорослей (морских водорослей) и очищают до состояния белого порошка.
Альгинаты имеют различные характеристики вязкости и реакционной способности в зависимости от конкретного источника водорослей и ионов в растворе.
Альгиновая кислота нерастворима, но ее соли представляют собой гидроколлоиды (материалы, связывающие или поглощающие воду).
Наиболее распространенными солями, используемыми в пищевой и фармацевтической промышленности, являются альгинат натрия, альгинат калия и альгинат пропиленгликоля.
Альгинаты, как правило, кислотоустойчивы и термоустойчивы.
Регулировка концентрации ионов кальция (вызывающих сшивание) контролирует прочность геля, а сочетание альгината с другими камедями, такими как пектином, значительно увеличивает вязкость.
Рекомендуемые продукты
Диспергирование низких концентраций альгината обычно легко осуществляется в воде комнатной температуры, но жесткая или очень холодная вода затрудняет этот процесс.
Концентрации альгината выше 2% требуют перемешивания с высоким сдвиговым усилием для устранения комков и «рыбьего глаза».
Оба устройства — Rotosolver и Rotostat — идеально подходят для обработки в резервуаре, позволяя быстро диспергировать альгинат без образования комков.
Эти санитарные высокоскоростные смесители сочетают в себе высокую производительность и высокий сдвиг, что повышает эффективность и производительность смешивания.
Узнайте больше о Fastfeed и Dynashear, если вам необходимы встроенные системы подачи и диспергирования порошка.
Распространенное использование
Альгинат популярен как загуститель, стабилизатор, эмульгатор, обволакивающий и гелеобразующий агент в различных областях применения:
Используется в типографиях в чернилах и текстильных красителях.
Производители фармацевтической продукции используют в качестве связующего или агента с замедленным высвобождением для производства гелевых капсул, активных инкапсулянтов, пленкообразователей в антацидах или перевязочных материалах вместе с КМЦ.
Производители напитков используют его для придания плотности и стабилизации пены.
для загущения и стабилизации эмульсий для заправки салатов
для придания консистенции и предотвращения образования кристаллов в мороженом
формировать гели для желе и начинок для пирогов
для улучшения текстуры и утоления голода в низкокалорийных рецептурах
для удержания влаги и сохранения свежести хлебобулочных изделий
Альгинат используется в различных фармацевтических препаратах.
С химической точки зрения альгинат представляет собой линейный сополимер с гомополимерными блоками (1-4)-связанных остатков ?-D-маннуроната (М) и его эпимера C-5 ?-L-гулуроната (G), соответственно, ковалентно связанных друг с другом в различных последовательностях или блоках.
Альгиновую кислоту можно отделить от бензоата, лимонной кислоты и сахарина с помощью хроматографии смешанного типа на колонке ВЭЖХ Primesep C.
Этот метод можно использовать для количественного определения альгиновой кислоты, лимонной кислоты или сахарина в сложных смесях.
Могут использоваться различные методы детектирования (УФ, ELSD, ЖХ/МС) на основе выбора подвижной фазы.
Формы
Альгинаты получают из бурых морских водорослей.
Во всем мире собирается множество бурых морских водорослей класса Phaeophyceae для переработки и получения альгината натрия.
Альгинат натрия используется во многих отраслях промышленности, включая пищевую, животноводческую, производство удобрений, текстильную печать и фармацевтику.
Материал для изготовления оттисков зубов использует альгинат в качестве альгинатного средства гелеобразования.
Пищевой альгинат является одобренным ингредиентом в обработанных и готовых продуктах питания.
Бурые водоросли различаются по размеру: от гигантской ламинарии Macrocystis pyrifera, которая может достигать 20–40 метров в длину, до толстых, похожих на кожу водорослей длиной 2–4 метра и более мелких видов длиной 30–60 см.
Большинство бурых водорослей, используемых для производства альгинатов, собираются в дикой природе, за исключением Laminaria japonica, которая выращивается в Китае для употребления в пищу, а излишки альгинатного материала направляются в альгинатную промышленность Китая.
Альгинаты из разных видов бурых водорослей различаются по своей химической структуре, что обуславливает различные физические свойства альгинатов.
Некоторые виды дают альгинат, который образует прочный гель, другие — более слабый гель, некоторые могут давать кремовый или белый альгинат, в то время как другие трудно поддаются гелеобразованию и лучше всего подходят для технических целей, где цвет не имеет значения.
Коммерческий альгинат получают из гигантских водорослей Macrocystis pyrifera, Ascophyllum nodosum и различных видов ламинарии.
Альгинаты также производятся двумя родами бактерий Pseudomonas и Azotobacter, которые сыграли важную роль в раскрытии пути биосинтеза альгинатов.
Бактериальные альгинаты полезны для производства микро- и наноструктур, пригодных для медицинского применения.
Альгинат натрия (NaC6H7O6) — натриевая соль альгиновой кислоты.
Альгинат калия (KC6H7O6) — калиевая соль альгиновой кислоты.
Альгинат кальция (CaC12H14O12) производится из альгината натрия, из которого удален ион натрия и заменен кальцием (ионный обмен).
Вязкость (динамическая)
В продаже имеются различные марки альгиновой кислоты, различающиеся по молекулярной массе и, следовательно, вязкости.
Вязкость значительно увеличивается с ростом концентрации; обычно 0,5%-ная водная дисперсия будет иметь вязкость приблизительно 20 мПа·с, тогда как 2,0%-ная водная дисперсия будет иметь вязкость приблизительно 2000 мПа·с.
Вязкость дисперсий уменьшается с повышением температуры.
Как правило, повышение температуры на 10°C приводит к
Снижение вязкости на 2,5%.
При низких концентрациях вязкость дисперсии альгиновой кислоты можно увеличить путем добавления соли кальция, например, цитрата кальция.
Химические и физические свойства
Название и стоимость недвижимости
Молекулярный вес: 418,23
XLogP3-AA: -4
Количество доноров водородной связи: 6
Количество акцепторов водородной связи: 12
Количество вращающихся облигаций: 5
Точная масса: 418.04300006
Моноизотопная масса: 418,04300006
Топологическая полярная площадь поверхности: 192 Ų
Количество тяжелых атомов: 26
Сложность: 534
Неопределенный атом Количество стереоцентров: 10
Количество ковалентно связанных единиц: 1
Соединение канонизировано: Да
Экспериментальные свойства
Температура кипения: 716,00–718,00°C при 760,00 мм рт. ст.
Растворимость: 1e+006 мг/л при 25 °C (оценка)
LogP: -3,203 (оценка)
Внешний вид: порошок или кристалл от белого до светло-желтого и темно-зеленого цвета
Число нейтрализации: от 200,0 до 260,0 (в пересчете на сухое вещество)
Потеря при высыхании: макс. 15,0 %
Остаток после сгорания (сульфат): макс. 12,0 %
Физическое состояние: Легкоплавкое твердое вещество
Растворимость: Растворим в 0,1 М NaOH и щелочных растворах.
Нерастворим в воде (но набухает) и органических растворителях.
Хранение: хранить при комнатной температуре.
Температура плавления: >300°C
Температура кипения: 495,24° C при 760 мм рт. ст.
Плотность: 1,99 г/см3
Показатель преломления: n20D 1,69
Свойства вещества:
Альгиновая кислота представляет собой волокнистый порошок белого или желтовато-белого цвета без запаха, нерастворимый в воде и органических растворителях и слабо растворимый в щелочных растворах (Remington, et al. 1975; FAO 2003).
Альгиновая кислота — безвкусное вещество, имеющее pH от 2,0 до 3,4 в 3% растворе (Merck and Co., Inc., 1976).
Краткое изложение запрашиваемого использования
В настоящее время альгиновая кислота указана в разделе 205.605(a) 7 CFR как несельскохозяйственное (неорганическое), несинтетическое вещество, разрешенное в качестве ингредиента в переработанных продуктах, маркированных как «органические» или «изготовленные из органических (определенных ингредиентов или групп продуктов питания)» в Национальном списке разрешенных и запрещенных веществ (далее именуемом «Национальный список») (Национальная органическая программа Министерства сельского хозяйства США 2014 г.).
Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) определяет альгиновую кислоту как «коллоидный гидрофильный полисахарид, получаемый из некоторых бурых водорослей путем щелочной экстракции (FDA 2014)», и классифицирует ее как пищевой гидроколлоид наряду с другими материалами, такими как гуммиарабик, гуаровая камедь и каррагинан (Imeson 2010).
Альгиновая кислота — это «гидрофильный коллоидный полисахарид, получаемый из морских водорослей», что означает, что альгинат — это многоцепочечный углевод, любящий воду (он может поглощать воду и соли в 200–300 раз больше своего веса), нерастворимые частицы которого распределены в другом веществе, в данном случае в воде (Merck and Co., Inc. 1976).
Природный полисахарид, альгиновая кислота, представляет собой неразветвленный бинарный сополимер, состоящий из (1,4)-связанных β-d-маннуроновой кислоты и α-l-гулуроновой кислоты, которые часто называют блоками M и G соответственно.
когда они находятся в последовательных единицах, и блоки MG, когда они находятся в чередующихся последовательностях (Liu, et al. 2006).
Альгиновая кислота способна поглощать и химически связывать натрий и другие катионы при приготовлении или употреблении (Merck and Co., Inc. 1976; RE Gosselin 1976; FAO 2003).
Химическая формула альгиновой кислоты — (C6H8O6)n, где n — число повторяющихся молекулярных единиц, образующих сахаридную цепь.
Температура плавления вещества составляет 300 °C (Sigma-Aldrich Co. LLC 2014).
Производство
Производственный процесс, используемый для извлечения альгинатов натрия из бурых водорослей, делится на две категории: 1) метод с использованием альгината кальция и 2) метод с использованием альгиновой кислоты.
Химически этот процесс прост, но трудности возникают из-за необходимости физического разделения слизистых остатков вязких растворов и отделения гелеобразных осадков, которые удерживают в своей структуре большие объемы жидкости, поэтому они не поддаются фильтрации и центрифугированию.
Характеристика
Поскольку альгиновая кислота нерастворима в воде, альгинат сам по себе не выполняет функции загустителя или гелеобразователя.
Чтобы растворить альгиновую кислоту в воде, альгинат необходимо нейтрализовать путем добавления щелочи.
Альгиновая кислота растворяется, образуя соль с одновалентными катионами, такими как Na и K.
Альгиновая кислота становится нерастворимой, образуя соль с поливалентными катионами, такими как Ca и Fe.
Альгиновая кислота не растворяется в воде.
Однако с помощью специальной обработки можно получить тип альгиновой кислоты, который легко впитывает воду и набухает.
Этот тип набухающей альгиновой кислоты увеличивает свою кажущуюся вязкость, когда она поглощает воду и превращается в набухшую жидкость, похожую на крахмальный клейстер.
Таким образом, альгиновую кислоту можно условно разделить на два типа: набухающую и ненабухающую.
Известно, что альгиновая кислота более восприимчива к теплу, чем альгинат натрия и другие альгинатные соли.
Молекулярная масса альгинатов (степень полимеризации) уменьшается в течение короткого периода времени.
Для сохранения молекулярной массы требуется хранение при максимально низкой температуре.
Альгинат быстро впитывает воду, что делает его полезным в качестве добавки в обезвоженные продукты, такие как средства для похудения, а также в производстве бумаги и текстиля.
Альгинат также используется для гидроизоляции и огнестойкости тканей, в пищевой промышленности в качестве загустителя для напитков, мороженого, косметики и в качестве желирующего агента для желе.
Альгинат натрия смешивают с соевой мукой для получения аналога мяса.
Альгинат используется в качестве ингредиента в различных фармацевтических препаратах, таких как Гавискон, в котором он сочетается с бикарбонатом для подавления гастроэзофагеального рефлюкса.
Альгинат натрия используется в качестве материала для изготовления слепков в стоматологии, протезировании, литье под давлением, а также для создания позитивов для мелкосерийного литья.
Альгинат натрия используется в печати реактивными красителями и в качестве загустителя для реактивных красителей в трафаретной печати на текстиле. [необходима ссылка] Альгинаты не вступают в реакцию с этими красителями и легко смываются, в отличие от загустителей на основе крахмала.
Альгинат также служит материалом для микрокапсуляции.
Альгинат кальция используется в различных типах медицинских изделий, включая повязки для кожных ран, способствующие заживлению, и его можно снимать с меньшей болью, чем обычные повязки.
Альгиновая кислота является подходящим реагентом для изучения митогенной активности альгинатов in vitro и in vivo.
Альгинат подходит для использования при спектрофотометрическом определении прозрачных экзополимерных частиц методом связывания красителя.
Конкретные области применения вещества:
FDA отнесло альгиновую кислоту к категории «общепризнанно безопасной» (GRAS) и разрешило использовать ее только в качестве эмульгатора, соли эмульгатора, добавки для рецептур, стабилизатора и загустителя (FDA 2014).
Использование альгиновой кислоты ограничено супами и суповыми смесями (FDA 2014).
Любое использование альгиновой кислоты за пределами этих ограничений потребует принятия дополнительных правил либо посредством регулирования пищевых добавок, либо посредством внесения поправок в положение об утверждении GRAS.
Альгиновая кислота нерастворима в воде и редко добавляется непосредственно в пищевые продукты, однако альгинат широко используется в непищевых целях в фармацевтической промышленности в качестве разрыхлителя таблеток благодаря своей способности набухать в воде (Saltmarsh, Barlow и др., 2013).
Одобренные законные виды использования вещества:
Альгиновая кислота — это несельскохозяйственное (неорганическое), несинтетическое вещество, разрешенное в качестве ингредиента в переработанных продуктах, маркированных как «органические» или «изготовленные из органических (определенных ингредиентов или групп продуктов питания))» в Национальном списке (Национальная органическая программа Министерства сельского хозяйства США 2014 г.).
Альгиновая кислота указана в 21 CFR 184.1011 как пищевое вещество, признанное GRAS с определенными ограничениями для использования в качестве эмульгатора, соли-эмульгатора, добавки для приготовления блюд, стабилизатора и загустителя в супах и суповых смесях (FDA 2014).
Альгиновая кислота указана Агентством по охране окружающей среды как инертный материал, одобренный для использования в непищевых пестицидах (EPA 2010), а также как бывший инертный материал Списка 3 неизвестной токсичности, включенный в список инертных ингредиентов, последний раз обновленный в августе 2004 года (EPA 2004).
Фармакология
Альгиновая кислота уменьшает рефлюкс за счет своих флотирующих, пенящихся и вязких свойств.
Альгиновая кислота выпадает в осадок при контакте с желудочной кислотой, создавая механический барьер, или «плот», который вытесняет постпрандиальный кислотный карман.
Считается, что формирование плота происходит быстро, часто в течение нескольких секунд после приема препарата.
В клинических испытаниях альгиновая кислота продемонстрировала эффективность в уменьшении симптомов гастроэзофагеальной рефлюксной болезни (ГЭРБ).
У здоровых добровольцев альгиновая кислота в сочетании с антацидом эффективно уменьшала постпрандиальный рефлюкс в вертикальном положении.
Альгиновая кислота способна связываться с катионами при попадании в организм.
Поглощение
Сообщается, что всасывание в системный кровоток пероральных форм альгиновой кислоты минимально, поскольку механизм действия альгиновой кислоты является физическим.
Метаболизм/метаболиты
Этот фармакокинетический параметр вряд ли применим к альгиновой кислоте.
Биологический период полураспада
Этот фармакокинетический параметр вряд ли применим к альгиновой кислоте.
Механизм действия
После приема внутрь альгиновая кислота вступает в реакцию с желудочной кислотой, образуя плавающий «плот» геля альгиновой кислоты в пуле желудочной кислоты.
Составы на основе альгината, образующие плот, обычно содержат натрий или бикарбонат; ионы бикарбоната преобразуются в углекислый газ в присутствии желудочной кислоты и захватываются осадком геля, превращая его в пену, которая плавает на поверхности желудочного содержимого, подобно плоту на воде.
«Плот» имеет почти нейтральный pH из-за углекислого газа и плавает на содержимом желудка, потенциально выполняя функцию барьера, препятствующего гастроэзофагеальному рефлюксу.
В тяжелых случаях плот может быть заброшен обратно в пищевод вместо содержимого желудка и оказать успокаивающее действие.
Альгинатные гидрогели
Альгинат может использоваться в гидрогеле, состоящем из микрочастиц или объемных гелей, в сочетании с фактором роста нервов в биоинженерных исследованиях для стимуляции мозговой ткани к возможной регенерации.
В исследованиях по реконструкции костей альгинатные композиты обладают благоприятными свойствами, способствующими регенерации, такими как улучшенная пористость, пролиферация клеток и механическая прочность, а также другими характеристиками.
Альгинатный гидрогель является распространенным биоматериалом для биоизготовления каркасов и регенерации тканей.
Действие вещества:
Благодаря гидрофильной природе альгинатов и высокой нерастворимости в воде альгиновая кислота используется для производства фармацевтических таблеток, содержащих пробиотики и лекарственные препараты (Saltmarsh, Barlow и др., 2013).
Альгиновая кислота также используется в качестве эмульгатора, эмульгирующей соли, вспомогательного средства для рецептур, стабилизатора или загустителя в соответствии с ограничениями FDA, описанными ранее (Saltmarsh, Barlow и др. 2013; FDA 2014).
Однако альгинат нечасто добавляют непосредственно в пищу, а скорее создают in situ, когда альгинат натрия добавляют в кислые продукты (Saltmarsh, Barlow и др., 2013), при этом более низкий pH приводит к выпадению альгиновой кислоты в осадок из раствора (FAO 2003; Green 1934).
Вновь созданная альгиновая кислота образует желатиновую пленку из-за нерастворимости альгинатов в воде (Saltmarsh, Barlow и др., 2013).
Действие альгиновой кислоты напрямую связано с количеством блоков M, G и MG, присутствующих в полимере co101 (Kloareg и Quatrano, 1988).
Альгиновая кислота с низким соотношением M/G и высоким содержанием гулуроновой кислоты образует прочные и жесткие гели (Kloareg и Quatrano, 1988; Kim, 2011).
В качестве альтернативы альгиновые кислоты с высоким соотношением M/G и низким содержанием гулуроновой кислоты образуют мягкий, эластичный гель (Kloareg и Quatrano, 1988; Kim, 2011).
Противопоказания
Кишечная непроходимость.
Жевательные таблетки, содержащие альгиновую кислоту, карбонат кальция и тяжелый карбонат магния: гиперкальциемия или состояния, приводящие к гиперкальциемии; гиперкальциурия, нефролитиаз (из-за отложений кальция, содержащих камни), существующая гипофосфатемия.
Тяжелая почечная недостаточность.
Составы/Препараты:
Альгинат в основном состоит из натриевой соли альгиновой кислоты, полиуроновой кислоты, состоящей из остатков бета-d-маннуроновой кислоты, связанных таким образом, что карбоксильная группа каждой единицы свободна, а альдегидная группа защищена гликозидной связью.
Все производные альгиновой кислоты обозначаются общим термином альгин.
Наиболее часто используемым альгиновым соединением является альгинат натрия, который часто используется как взаимозаменяемый.
Торговые наименования включают альгинат, sfc; cecalgum, sanofi; dialgin, diamalt; keltex, kelco; lamitex, protan; manutex, kelco. Стоматологические альгинаты представляют собой порошкообразные смеси со следующим составом: альгинат натрия (10–20 мас. %), сульфат кальция (10 мас. %), тринатрийфосфат (1–4 мас. %), диатомит (70–80 мас. %), краситель и ароматизатор (1–2 мас. %).
Особые меры предосторожности
Пациент с задержкой жидкости.
Жевательная таблетка, содержащая альгиновую кислоту, карбонат кальция и тяжелый карбонат магния: Пациенты с запорами, геморроем, саркоидозом. Не показаны для длительного лечения.
Почечная недостаточность. Дети. Беременность и лактация.
Метод альгиновой кислоты
При добавлении кислоты к отфильтрованному экстракту альгиновая кислота образуется в виде мягких, желеобразных частиц, которые необходимо отделить от воды.
Опять же, часто используется флотация; фильтрация невозможна из-за мягкой желеобразной природы твердого вещества.
Если при первоначальной экстракции использовался избыток карбоната натрия, он все равно будет присутствовать в отфильтрованном экстракте, поэтому при добавлении кислоты будет образовываться диоксид углерода.
Мелкие пузырьки этого газа прикрепляются к кусочкам альгиновой кислоты и поднимают их на поверхность, откуда их можно непрерывно соскребать.
Теперь процессор имеет желеобразную массу альгиновой кислоты, которая на самом деле содержит всего 1-2 процента альгиновой кислоты и 98-99 процентов воды.
Каким-то образом содержание воды должно быть уменьшено.
Альгиновая кислота слишком мягкая, чтобы использовать винтовой пресс.
Некоторые переработчики помещают гель в центрифуги корзиночного типа, выстланные фильтровальной тканью.
Центрифугирование может увеличить содержание твердых веществ до 7–8 процентов, и этого достаточно, если спирт будет использоваться на следующем этапе его превращения в альгинат натрия.
Альгиновая кислота теперь достаточно твердая, чтобы ее можно было отжимать в винтовом прессе.
7–8-процентную альгиновую кислоту помещают в смеситель и, учитывая содержащуюся в альгиновой кислоте воду, добавляют достаточное количество спирта (обычно этанола или изопропанола) для получения смеси спирта и воды в соотношении 50:50.
Затем постепенно добавляют твердый карбонат натрия до тех пор, пока полученная паста не достигнет желаемого уровня pH.
Пасту альгината натрия можно экструдировать в виде гранул, высушивать в печи и измельчать.
