Химические свойства альгинатов
Химическая формула альгиновой кислоты
Альгиновая кислота представляет собой цепь полимеров, состоящих из блочных последовательностей остатков β, D–маннуроновой кислоты или α, L–гулуроновой кислоты, соединенных при помощи 1,4–гликозидных связей, и участков из чередующихся фрагментов обеих уроновых кислот.
Рис.1 Фрагмент строения альгиновой кислоты
Характеристика продукта
Альгиновая кислота (очищенная) является полиуронидом, т.е. полисахаридом, молекулы которого построены из остатков уроновых кислот. В промышленности получают в виде порошка или крупки бесцветного или бежевого цвета.
Физико–химические свойства альгинатов
Макромолекулы альгиновых кислот сильно асимметричны. Молекулярная масса: в пределах 35–1500 кДа. Степень полимеризации нативных бактериальный полимеров альгиновых кислот n = 1000–10000.
Альгиновые кислоты из разных источников могут различаться соотношением маннуровой и гулуроновой кислот (величиной M/G), а также распределением мономерных звеньев вдоль цепи полимера. В молекулах альгиновых кислот имеются участки, построенные практически только из остатков какой–либо одной уроновой кислоты (М–блоки и G–блоки). Размер и взаимное расположение отдельных блоков оказывают решающее влияние на свойства альгиновых кислот и их солей–альгинатов.
Остатки β, D–маннуроновой кислоты и α, L–гулуроновой кислоты при их структурной близости, имеют противоположную конформацию пиранозного цикла, что приводит к совершенно различной форме полимерных молекул в участках поли–М и поли–G. При этом в G–блоках создаются пространственные условия для прочного связывания двухвалентных катионов металлов, поэтому общее содержание остатков α, L–гулуроновой кислоты, а точнее относительная длина G–блоков, служит важнейшим критерием наиболее ценного свойства альгинатов–способности к гелеобразованию. Блочный состав определяет и многие другие характеристики альгинатов, включая биологическую активность.
|
|
|
Альгинаты характеризуются высокой вязкостью при низких концентрациях и способностью к гелеобразованию. Данные свойства зависят от молекулярной массы полимера и строения альгиновой кислоты. Альгинаты сохраняют стабильность в широком диапазоне значений температуры и рН среды, также присутствие двухвалентных катионов металлов и соотношение содержания уроновых кислот в полимерной цепи определяет гелеобразование в растворах. Растворы альгинатов не коагулируются при нагревании и сохраняют свои свойства при охлаждении, при замораживании и последующей дефростации. Альгинат обладает способностью поглощать 200–300–кратное количество воды с образованием, лишенных вкуса, цвета и запаха, вязких стабильных гелей. Введение в раствор альгината натрия катионов кальция приводит к образованию геля альгината кальция, легко подвергающегося синерезису.
|
|
|
Смешивание геля альгиновой кислоты с солью слабой кислоты щелочного металла или с раствором щелочи приводит к получению альгината, образующего водные растворы с высокой вязкостью при низкой концентрации полимера. При увеличении концентрации растворимого альгината натрия до 4–5% растворы переходят в пастообразное состояние. Сушка в тонком слое раствора альгината натрия или соли альгиновой кислоты другого одновалентного металла приводит к образованию эластичных пленок.
Альгиновая кислота осаждается из раствора альгината натрия при подкислении его до pH = 3 какой–либо органической или неорганический кислотой. При этом образуется сильно обводненный, бесцветный структурированный гель, легко подвергающийся синерезису. Он формируется уже при концентрации полимера около 2%, т. е. альгиновая кислота в этом случае способна связывать более чем 50–кратное количество воды.
В зависимости от способа получения альгинаты подразделяются на:
|
|
|
· Полностью замещенные–все карбоксильные группы полимера будут связаны с катионами, или не полностью–аналогично кислым солям;
· Монокатионные (независимо от степени замещения)–в их образовании участвует один катион металла;
· Поликатионные–при участии нескольких металлов.
Растворимость альгинатов: не растворяются в спиртах, разбавленных растворах органических и минеральных кислот. Полностью замещенные альгинаты одновалентных металлов хорошо растворимы в воде и образуют вязкие, клейкие растворы. Хорошо растворяются в воде альгинаты калия, натрия, аммония и альгинаты моноаминов.
Большинство альгинатов двухвалентных металлов, например, альгинат кальция, являются пространственными системами и не растворяются ни в одном из растворителей. Их растворение в концентрированной серной кислоте сопровождается деструкцией полимера. Исключение составляет альгинат магния, растворимый в воде.
Химические свойства альгинатов
Альгиновые кислоты проявляют ряд специфических химических реакций. К таким реакциям относятся, например, декарбоксилирование и деградация до олигомеров под действием концентрированной серной кислоты с последующим образованием окрашенных продуктов в присутствии карбазола, индола, 3–гидроксибифенила [1].
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 279; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!