درباره هیدروکلویید سدیم‌آلژینات

 

○ منشاء، برداشت و مواد خام

آلژینات برای اولین بار در سال 1881 شناخته شد. این نام اکنون به عنوان یک اصطلاح کلی برای طیف وسیعی از نمک های اسید آلژینیک که می تواند در غذاها استفاده شود ، استفاده می شود. آلژینات در دیواره های سلولی و فضاهای بین سلولی جلبک قهوه ای (Phaeophyceae) وجود دارد. مولکول های آلژینات هم انعطاف پذیری و هم استحکام را برای گیاهانی که با شرایط خاص در دریا سازگار هستند، فراهم می کند. منابع اصلی مواد خام گونه های Macrocystis، Laminaria، Lessonia، Eklonia، Ascophyllum و Durvillaea هستند.

اسید آلژینیک به طور مستقیم از جلبک دریایی قهوه ای طی یک فرآیند طولانی و آهسته استخراج می شود. غلظت آلژینیک اسید در جلبک دریایی حدود 15 تا 40 درصد ماده خشک است. برای تولید اسید آلژینیک ، جلبک دریایی پس از برداشت ، تمیز، خرد شده و شسته می شود. جلبک های مرطوب یا خشک شده توسط تیمار قلیایی استخراج می شوند. عصاره ها با فیلتراسیون خالص می شوند و اسید آلژینیک با رسوب با یون های کلسیم یا اسید معدنی جدا می شود. متعاقباً، اسید آلژینیک محلول به محصولات آلژینات محلول در آب با خنثی سازی با قلیایی و ترکیب نمک های معدنی مختلف تبدیل می شود. پروپیلن گلیکول آلژینات (PGA) با افزودن پروپیلن اکسید تحت فشار به یک اسید آلژینیک تا حدی خنثی شده تولید می شود. محصولات به دست آمده خشک و آسیاب می شوند. تولید جهانی آلژینات سالانه 38000 تن برآورد شده است.

○ ساختار شیمیایی

آلژینات خانواده ای از کوپلیمرهای دوتایی بدون انشعاب از بقایای اسید β-Dmannuronic (M) و α-L-گولورونیک اسید (G) مرتبط با ترکیب و ساختار متوالی بسیار متفاوت است. آلژینات‌ها نمک‌های آلژینیک اسید، یک پلی‌اورونید خطی، با کاتیون‌های Na، K، NH4 یا Ca هستند. بسته به نوع جلبک، اسید آلژینیک از اسید مانورونیک و اسید گولورونیک به نسبت M:G=0.4-1.9: 1 تشکیل شده است. علاوه بر پلیمرهای متناوب (M-G-M-G)، پلیمرهای بلوکی نیز در ماکرومولکول آلژینات وجود دارند و فقط از اسید مانورونیک (M-M-M-M) یا اسید گولورونیک (G-G-G-G) ساخته شده است. در بلوک های خالص GGGG یا MM نوعی ساختار چین خورده وجود دارد که نقش اساسی در ژل شدن دارد. به طور خاص، بلوک های GG یک ساختار زیگزاگی منظم را تشکیل می دهند.

درجه پلیمریزاسیون برای محصولات تجاری در محدوده 50-3000 است که مربوط به وزن مولکولی 10-600 کیلو دالتون است. پروپیلن گلیکول آلژینات یک استر از اسید آلژینیک است که واحدهای اسید اورونیک آن تا حدی (40-85٪) با پروپیلن گلیکول استری شده است. گروه های کربوکسیل باقیمانده تا حدی به شکل آزاد و تا حدی به صورت نمک سدیم هستند. میانگین وزن مولکولی بین 32 تا 200 کیلو دالتون است.

○ حلالیت، ویسکوزیته و ژل شدن

اسید آلژینیک و آلژینات کلسیم در آب نامحلول هستند، در حالی که نمک های قلیایی (سدیم، پتاسیم) و آمونیوم آن به راحتی قابل حل هستند. پروپیلن گلیکول آلژینات تا pH 2.5 محلول در آب است و محلول های پایدار در محدوده pH 2.5 تا 8 است. به طور معمول، پودر آلژینات به صورت خشک با ذرات مانند شکر مخلوط می شود یا در یک حلال آبگریز، به عنوان مثال روغن نباتی معلق می شود تا از تشکیل توده جلوگیری شود. سرعت انحلال به نیروی برشی، سطح یونی با توجه به سختی آب و دمای حلال بستگی دارد. ویسکوزیته در آب با طول مولکولی مولکول‌های آلژینات مرتبط است، همچنین تحت تأثیر یون‌های موجود، قند، پلی‌ال‌ها و الکل‌ها قرار دارد. محلول های آبی ویسکوزیته بالایی دارند، حتی در غلظت های پایین و زمانی که در محدوده PH خنثی گرم می شوند، بسیار پایدار هستند. در سیستم های اسیدی با pH کمتر از 5، ویسکوزیته به شدت کاهش می یابد. یون‌های کلسیم با ادغام در ساختار زیگزاگی بلوک‌های GG (مدل جعبه تخم‌مرغ)، ویسکوزیته را تا حد زیادی افزایش می‌دهند و منجر به ژل شدن می‌شوند، که سپس شبکه‌های سه بعدی را با بلوک‌های دیگر تشکیل می‌دهند. بلوک‌های MM و بلوک‌های MG در مناطق اتصال شرکت نمی‌کنند، اما بخش‌های به اصطلاح الاستیک را در شبکه ژل تشکیل می‌دهند. محلول های چسبناک آلژینات خاصیت رقیق شوندگی برشی ناشی از آرایش موازی زنجیره های مولکولی خطی از خود نشان می دهند. محلول های آلژینات (1-2%) در حضور یون های Ca2+ در دمای اتاق ژل های برگشت ناپذیری را تشکیل می دهند. استحکام ژل به مقدار پلیمرهای بلوک MM یا GG بستگی دارد که باعث ایجاد پیوندهای مختلف می شوند. به دلیل حساسیت بالا به کلسیم و اسیدها، بافرها و مواد جداکننده که به آرامی یون های کلسیم و هیدروژن را آزاد می کنند، برای تهیه ژل ضروری هستند. . مواد مناسب نمک های کلسیم کمی محلول، پلی فسفات ها و گلوکونو-δ-لاکتون هستند.

○ خواص

مهمترین خاصیت آلژیناتها توانایی تشکیل ژلهای پایدار در برابر حرارت با فرآوری سرد در حضور اسیدها و تمامی کاتیونهای چند ظرفیتی به جز منیزیم است. تشکیل ژل با آزاد شدن کلسیم یا اسید در محلول آلژینات کنترل می شود. هم ژل اسید و هم ژل آلژینات کلسیم برگشت ناپذیر حرارتی هستند و در محدوده دمایی وسیعی تشکیل می شوند. با استفاده از ترکیبی از آلژینات و پکتین HM می توان یک ژل برگشت پذیر حرارتی در شرایط اسیدی کمتر از pH 4.0، ترجیحاً در pH 3.4 ساخت. به طور کلی، ژل های آلژینات در طول زمان ذخیره سازی، سینرسیس را نشان می دهند. اثرات هم افزایی آلژینات ها با سایر هیدروکلوئیدها نادر است. برهمکنش هایی بین صمغ کارایا و آلژینات سدیم وجود دارد .

منابع:

Source: General Overview of Food Hydrocolloids