Acid alginic

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Acid alginic
Structura acidului alginic
Denumiri alternative
E400
Caracteristici generale
Formula moleculară sau brută (C 6 H 8 O 6) n
Masa moleculară ( u ) 10.000 - 600.000
Aspect pulbere cu culori variate de la alb la galben-maroniu
numar CAS 9005-32-7
Numărul EINECS 232-680-1
DrugBank DB13518
Proprietăți fizico-chimice
Densitate (g / cm 3 , în cs ) 1.601
Constanta de disociere a acidului (pKa) la 298,15 K. 1,5-3,5
Informații de siguranță
Editați datele pe Wikidata · Manual

Acidul alginic , numit și algin , este o polizaharidă prezentă pe scară largă în pereții celulari ai algelor brune . Culoarea sa variază de la alb la galben-maroniu. Se vinde sub formă de filamente, granule sau pulbere.

Derivații săi, numiți alginate, sunt folosiți ca agenți de îngroșare și stabilizatori în industria alimentară , farmaceutică și cosmetică .

fundal

Structura acidului alginic a fost inițial investigată în 1955 de Fischer și Dörfel, care au confirmat prezența acidului D-manuronic și au stabilit prezența reziduurilor de acid L-guluronic în alginat. Au efectuat o separare a reziduurilor de hidroliză a acidului alginic prin cromatografie. Au descoperit că proporțiile în care erau prezenți cei doi monomeri nu erau constante, dar difereau în funcție de eșantion de la un raport de 2: 1 la un raport de 1: 2 [1] . Această descoperire a fost confirmată ulterior de Whistler, Kirby, Drummond, Hirst și Percival [2] [3] .

În 1960, Vincent a încercat o hidroliză a acidului alginic cu acid sulfuric concentrat. El a obținut dimeri și oligomeri uronici [4] . Studiile realizate de Hirst și Rees au clarificat faptul că structura polimerului era liniară și formată din monomeri ai acidului D-manuronic și acidului L-guluronic prin 1,4 legături [5] [6] .

Încercările de hidroliză enzimatică efectuate de Yoshikawa și Kiyohara în 1963 au dus la izolarea trimerilor uronici [7] .

Proprietăți fizico-chimice

Acidul alginic este un acid poliuronic, insipid și insolubil în apă rece, dar prezintă o solubilitate slabă în apă fierbinte. Este hidrolizat cu dificultate de acizi fierbinți (se cunosc hidroliza cu acizi clorhidric, sulfuric și oxalic) [8] [9] [5] [4] . Într-un studiu din 1966, folosind acid oxalic 1 M a La 100 ° C a fost posibilă hidrolizarea a 30% dintr-o probă de acid alginic (din algele Laminaria digitata) [5] . Are un comportament slab acid derivat din carboxilul liber prezent în fiecare unitate monomerică [8] .

Când este extras, prin măcinare, formează o gumă vâscoasă cu apă.

Acidul alginic poate absorbi până la 200-300 de ori masa sa în apă [10] și până la 60% din masa sa în săruri [8] .

Prezintă activitate optică [8] . Pentru a-și crește solubilitatea, este utilizată ca sare de metal alcalin .

Structura

Acidul alginic este un copolimer liniar cu blocuri homopolimerice covalente 1-4 legate de α-D-manuronat (M) cu reziduuri ale epimerului său β-L-guluronat (G) în diferite secvențe bloc. Monomerii pot fi blocuri homopolimerice de reziduuri G consecutive (blocuri G), blocuri consecutive de reziduuri M (blocuri M) sau blocuri constând din reziduuri M și G alternante (blocuri MG).

Proprietăți biologice

Acidul alginic nu este sintetizat în corpul uman, iar enzimele digestive sunt incapabile să-l descompună.

Surse

Alginatele sunt extrase din alge marine și rafinate. O gamă largă de alge brune ale filumului Phaeophyceae sunt recoltate în întreaga lume pentru a fi transformate în materie primă, alginat de sodiu .

Algele pot fi clasificate în trei mari grupe pe baza pigmentării lor: maro, roșu și verde. Aceste grupuri mari sunt Phaeophyceae, Rhodopyceae și respectiv Chlorophyceae . Algele brune sunt de obicei mai mari, variind de la mărimea algelor galbene gigantice Macrocystis pyrifera lungime de 20 de metri, până la alge subțiri, asemănătoare pielii, de 2-4 metri lungime, până la specii mai mici de 30-60 cm lungime. Niciuna dintre algele utilizate în producția de alginat nu este cultivată deoarece nu poate fi cultivată cu mijloace vegetative, ci trebuie să finalizeze un ciclu de reproducere care să includă o alternanță de generații. Din acest motiv, algele brune cultivate sunt excesiv de scumpe în comparație cu costurile colectării și transportului algelor sălbatice. Singura excepție este Laminaria japonica , care este cultivată în China ca hrană și al cărei exces este deviat către industria de alginat din China.

Alginatul obținut din diferite specii de alge brune își schimbă adesea structura chimică și, în consecință, prezintă proprietăți fizice diferite. De exemplu, în funcție de alge, alginatul poate da geluri mai mult sau mai puțin solide sau se pot obține alginate mai deschise sau mai întunecate (acesta din urmă va fi utilizat în aplicații în care culoarea nu este o problemă). [11]

Soiurile comerciale de alginat sunt extrase din algele uriașe Macrocystis pyrifera, Ascophyllum nodosum și diferite tipuri de Laminaria. De asemenea, este produs de două tipuri de bacterii, Pseudomonas și Azotobacter , care joacă un rol de primă importanță în dezvoltarea căii sale biosintetice . Alginatele de origine bacteriană sunt utile pentru producerea de micro sau nanostructuri adecvate pentru aplicații medicale. [12]

Producție

Procesul de producție a alginatului de sodiu pornind de la algele brune poate avea loc în două moduri: prin metoda alginatului de calciu sau prin metoda acidului alginic. Chimia proceselor utilizate pentru fabricarea alginatului de sodiu este relativ simplă.

Pentru extragerea acidului alginic, algele sunt plasate într-o baie de carbonat de sodiu exploatând faptul că alginatele alcaline sunt solubile în apă. Acidul alginic este re-obținut din soluția obținută prin precipitare cu acid clorhidric sau acid sulfuric [9] .

Dificultatea proceselor constă în separările fizice necesare, cum ar fi filtrarea reziduurilor noroioase din soluțiile vâscoase sau separarea precipitatelor gelatinoase care rețin o cantitate mare de lichid în structura lor și care rezistă filtrării și centrifugării .

Alginate

Alginatele sunt sărurile acidului alginic. Alginatele metalelor alcaline și magneziul sunt solubile în apă. Pe de altă parte, alginatele de calciu , aluminiu și fier sunt insolubile [8] .

Mucilagiile preparate cu alginate solubile sunt instabile la un pH sub 4 și în prezența ionilor de calciu și a metalelor grele.

Alginatul de sodiu este sarea de sodiu a acidului alginic. Formula sa empirică este NaC 6 H 7 O 6 . Alginatul de sodiu este o gumă, extrasă din pereții celulari ai algelor brune. Alginatul de sodiu are diverse utilizări în numeroase industrii, cum ar fi produsele alimentare, imprimarea textilelor și produsele farmaceutice. Materialul de amprentă dentară folosește alginatul ca material al matriței. Alginatul nu este periculos în contact cu pielea sau prin ingestie.

Alginatul de potasiu este sarea de potasiu a acidului alginic. Este extras din alge și are formula chimică KC 6 H 7 O 6 .

Alginatul de calciu , obținut prin reacția de substituție a alginatului de sodiu, are formula chimică C 12 H 14 CaO 12 . Se utilizează în medicamente și tifon hemostatic.

Utilizări

Alginatul absoarbe rapid apa și acest lucru îl face util ca aditiv în produsele deshidratate, cum ar fi suplimentele pentru slăbit, și în producția de hârtie și fibre textile asemănătoare mătasei. De asemenea, este utilizat pentru a produce articole impermeabile și ignifuge ca agent de gelifiere și ca agent de îngroșare în înghețată și produse cosmetice .

În industria textilă este utilizată pentru a produce fibre alginice, formate din alginat de calciu și produse pentru prima dată în 1944. Procesul de producție vede transformarea acidului alginic în alginat de sodiu și apoi în alginat de calciu prin adăugarea de săruri adecvate. Este utilizat ca suport pentru producerea de dantelă, deoarece poate fi eliminat prin spălare alcalină și în mai multe tipuri de produse medicale, inclusiv în producția de tifon folosit pentru a promova vindecarea arsurilor care pot fi îndepărtate provocând mai puține dureri decât cele convenționale tifon. Acest lucru se datorează faptului că țesuturile umane sunt capabile să-l absoarbă fără consecințe nefaste. [9]

Se utilizează în produsele de lustruire a caroseriei și vopselele.

Alginatul este utilizat în diferite preparate farmaceutice, cum ar fi Gaviscon . Alginatul este utilizat pe scară largă ca material pentru matriță în stomatologie , fabricarea protezelor dentare și producția de pozitive de turnare la scară mică. De asemenea, este utilizat în industria alimentară pentru îngroșarea supelor și a jeleurilor.

Datorită biocompatibilității sale și simplității cu care poate fi gelificat cu ioni divalenți precum Ca 2+ , alginatul este utilizat pe scară largă în imobilizarea și încapsularea celulelor.

Acidul alginic este utilizat și în artele culinare și în special în tehnicile de sferificare ale lui Ferran Adrià [13] .

Datorită capacității sale de a absorbi rapid apa, alginatul poate fi transformat printr-un proces de uscare prin congelare într-o nouă structură care are capacitatea de a se extinde. În acest sens, este utilizat în industria de slăbire ca anorectic .

În martie 2010, cercetătorii de la Universitatea Newcastle au anunțat că prin utilizarea alginatelor în dietă, absorbția grăsimilor din corpul uman scade cu peste 75% [14] .

Pe lângă aceste utilizări, alginatele sunt utilizate și în industria culorii și a cernelii [8] .

Notă

  1. ^ ( DE ) FG Fischer, HZ Dörfel, Die Polyuronsäuren der Braunalgen (Kohlenhydrate der Algen I) ( abstract ), în Hopits-Seyler's Zeitschrift fur physiologische Chemie , n. 302, 1955, pp. 186-203. Adus pe 19 aprilie 2015 .
  2. ^ ( DE ) Roy L. Whistler, Kenneth W. Kirby, Notiz über die Zusammensetzung der Alginsäure von Macrocystis pyrifera , în Hoppe-Seyler's Zeitschrift fur physiologische Chemie , n. 314, 1959, pp. 46-48.
  3. ^ (EN) DW Drummond, EL Hirst, Elizabeth Percival, Constituția acidului alginic , în Journal of the Chemical Society, 1962, pp. 1208-1216, DOI : 10.1039 / JR9620001208 .
  4. ^ a b DL Vincent, Oligozaharide din acid alginic , în Chimie și industrie , 1960, p. 1109.
  5. ^ a b c Arne Haug, Bjørn Larsen, Olav Smidsrød , Un studiu al constituției acidului alginic prin hidroliza parțială a acidului ( PDF ), în Acta Chemica Scandinavica , n. 20, 1966, pp. 183-190. Adus la 18 aprilie 2015 (arhivat din original la 18 aprilie 2015) .
  6. ^ Edmund Hirst, Sir și DA Rees, Structura acidului alginic. Partea V. Izolarea și caracterizarea fără echivoc a unor produși de hidroliză a polizaharidei metilate , în Journal of the Chemical Society , 1965, pp. 1182-1187.
  7. ^ M. Yoshikawa, T. Kiyohara, Oligozaharide obținute prin clivarea enzimatică a alginatului. II , în Science Reports of the Hyogo University of Agriculture, Series, Agriculture & Chemistry , n. 6, 1963, p. 51.
  8. ^ a b c d e f Enciclopedia Treccani, alginic, acid , pe treccani.it . Adus la 18 aprilie 2015 .
  9. ^ a b c Sapere.it De Agostini,algìnico , pe Sapere.it . Adus la 18 aprilie 2015 .
  10. ^ (EN) Raymond C. Rowe, Paul J. Sheskey, Marian E. Quinn, Handbook of Pharmaceutical Excipients (Rowe, Handbook of Pharmaceutical Excipients), Sixth, Pharmaceutical Press, 2009, p. 11-12, ISBN 0-85369-792-2 .
  11. ^ FAO FISHERIES TECHNICAL PAPER 441, Dennis J. McHugh, School of Chemistry, University College, University of New South Wales and Australian Defense Force Academy Canberra Australia
  12. ^ (EN) Remminghorst și Rehm, Microbian Production of Alginate: Biosynesis and Applications in Microbial Production of Biopolymers and Polymer Precursors, Caister Academic Press, 2009, ISBN 978-1-904455-36-3 .
  13. ^ Lo Mejor de la Gastronomia , pe StarChefs.com . Adus la 14 noiembrie 2007 (arhivat din original la 1 decembrie 2007) .
  14. ^ Algele marine pentru a combate creșterea valul de obezitate . Ncl.ac.uk, Universitatea din Newcastle. Adus la 22 martie 2010 (arhivat din original la 25 martie 2010) .

Elemente conexe

linkuri externe


Controlul autorității Tezaur BNCF 20943 · BNF (FR) cb155565775 (data)
Adus din „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Acido_alginico&oldid=122139268 ”