Замечательные пищевые добавки? Физико-химические свойства альгината натрия и подробное описание

Альгинат натрия (Sodium Alginate, сокр. AGS), который в США называют «чудесным пищевым добавлением», а в Японии — «пищей долголетия», представляет собой природный полисахарид с линейной структурой, обладающий биоразлагаемостью, биосовместимостью и безопасностью для организма. Он придает тканям прочность и эластичность, а благодаря своим гелеобразующим, вязким и стабилизирующим свойствам, а также способности удерживать воду, используется в промышленности и находит широкое применение в химической, биологической, медицинской и пищевой областях.

Широкий спектр применения альгината натрия обусловлен его превосходными физико-химическими свойствами. Альгинат натрия — это полианионный сополимер, представляющий собой линейный полимер, состоящий из 1,4-поли-β-D-маннуроновой кислоты и α-L-гулуроновой кислоты, с химической формулой (C6H7O6Na)n. Альгинат натрия существует в виде белого или слегка желтоватого твердого порошка, обладает гидрофильностью, легко растворяется в воде и образует гель в присутствии двухвалентных ионов. Все это делает его полезным материалом для доставки лекарств и иммобилизации клеток.

（Химическая структура альгината натрия）

Физико-химические свойства альгината натрия:

1. Физико-химические свойства

（1）Молекулярная масса

Альгинат натрия имеет высокую молекулярную массу, от 32000 до 400000, и в его структуре присутствуют длинные цепи M и G. Исследования показывают, что вязкость раствора альгината зависит от молекулярной массы и рН реагирующих веществ. Вязкость увеличивается с понижением рН и достигает максимума при рН 3-3,5, поскольку при этом значении карбоксильные группы протонируются и могут образовывать водородные связи. Увеличение молекулярной массы альгината увеличивает скорость гелеобразования и физические свойства геля (прочность на растяжение, эластичность, вязкость).

（2）Растворимость

Альгинат натрия медленно растворяется в холодной воде, что приводит к образованию вязкого раствора. Не растворяется в этаноле, водно-спиртовых растворах с содержанием спирта более 30%, хлороформе и эфире. Исследования показывают, что его растворимость зависит от рН, молекулярной массы, ионной силы, природы и концентрации присутствующих в структуре ионов.

（3）Стабильность

Альгинат натрия наиболее стабилен при рН 6-11. При рН ниже 6 выпадает в осадок альгиновая кислота, нерастворимая в воде; при рН выше 11 происходит коагуляция, а максимальная вязкость наблюдается при рН 7. Вязкость значительно снижается с повышением температуры.

2. Механические свойства

（1）Вязкость

Вязкость альгината зависит от молекулярной массы и концентрации полимера, а гелеобразование (сродство к катионам) — от количества глюкуроновой кислоты в структуре. Таким образом, чем выше содержание глюкуроновой кислоты в структуре, тем выше растворимость альгината в воде и тем выше его гелеобразующая способность, что приводит к образованию более прочного, более вязкого и более стабильного геля.

（2）Адгезия к слизистым оболочкам

Благодаря наличию в структуре свободных карбоксильных и гидроксильных групп, альгинаты обладают хорошей адгезией к слизистым оболочкам. В физиологических условиях между альгинатом и муцином возникает электростатическое отталкивание из-за сиаловых кислот, сульфатных групп в структуре муцина и отрицательного заряда анионных карбоксильных групп альгината. Это свойство является преимуществом для трансмукозального введения лекарств, поскольку увеличивает время контакта и адгезию препарата к месту действия, обеспечивая биодоступность лекарственного средства.

3. Биологические свойства

Благодаря своим биологическим свойствам, таким как нетоксичность и неиммуногенность, биосовместимость и биоразлагаемость, альгинат натрия имеет широкие перспективы применения в пищевой, биомедицинской и фармацевтической областях.

4. Другие свойства

Альгинаты обладают и другими свойствами, например, способностью образовывать с многовалентными катионами ионную сетчатую структуру, образуя жесткий, упорядоченный, прочный трехмерный гель; способностью к комплексной коагуляции с хитозаном.