Alginaadid
Alginaadid on pruunvetikate rakukestade geelistuvad polüsahhariidid, koosnevad β-D-mannuronaadi (M) ja β-L-guluronaadi (G) jääkidest, ühendatud 1→4 glükosiidsidemetega. Alginaadid on algiinhapete soolad ja estrid. Alginaate leidub lisaks pruunvetikatele ka mõnedes bakteriliikides, sh Azotobacter vinelandii[1] ja Pseudomonas aeruginosa[2]. Alginaati kirjeldas esimesena briti keemik E. C. C. Stanford 1881. aastal[3]. Alginaatide tähelepanuväärseim omadus on nende geelistumisvõime.
Struktuur
[muuda | muuda lähteteksti]Alginaadi M- ja G-jäägid ei esine läbisegi, vaid plokkidena: M-plokid, G-plokid ja MG-plokid[3], igaüks neist u 20-30 monosahhariidjääki pikad. Seda tõestas alginaadi hüdrolüsaadi (1 M oblikhape, 100 °C) fraktsioneerimine. Hüdrolüüsil tekkis lahustumatu ja lahustuv fraktsioon. Lahustumatu fraktsioon koosnes polü-M-ist ja polü-G-st, mida sai üksteisest omakorda lahutada pH-l 2,85 – esimene jäi lahusesse, teine sadestus. Ülejäänud hüdrolüüsi käigus saadud lahustuv fraktsioon koosnes polü-MG-st.[4]
Füsikokeemilised omadused
[muuda | muuda lähteteksti]Alginaatide soolad monovalentsete katioonidega (Na+, K+, NH4+ jt) on veeslahustuvad, andes viskoosse lahuse. Alginaatide soolad mitmevalentse katioonidega (Ca2+, Sr2+, Ba2+ jt) on aga veeslahustumatud. Algiinhape on samuti veeslahustumatu. Sadestamiseks vajalik pH sõltub alginaadi struktuurist ja molekulmassist. Väiksema korrapäraga ja MG-plokkide rohked alginaadid sadestuvad väiksemal pH-l kui valdavalt homopolümeerplokkidega alginaadid[3].
Hüdrolüüs
[muuda | muuda lähteteksti]Alginaadid on üsna vastupidavad hüdrolüüsi suhtes, kuid leeliselises keskkonnas nad aeglaselt lagunevad C-5 β-elimineerimise tõttu, samas happelises keskkonnas nad degradeeruvad prootoni-katalüüsitud glükosiidsideme hüdrolüüsi tõttu[5]. Esterdatud alginaadid degradeeruvad leeliselises keskkonnas kiiremini kui asendamata alginaadid, kuna estril on kõrgem elektronafiinsus kui karboksülaadil, tõmmates elektronsideme viiendalt prootonilt eemale[3].
Geelistumine
[muuda | muuda lähteteksti]Alginaadid geelistuvad mitmevalentsete katioonide (enamasti kasutatakse Ca2+) juuresolekul. Mitmevalentsed katioonid ristseovad alginaatide polümeeriahelad, moodustades geeli. Lisaks katioonidele kasutatakse ka happeid geelistumise abistamiseks. Kuigi kiire pH vähenemine põhjustab alginaatide sadestumist (tekib lahustumatu algiinhape), siis aeglane pH vähenemine (nt glükono-δ-laktooni hüdrolüüsi abil[6]) aitab tekkida geelil. Geeli omadusi mõjutab oluliselt M/G suhe. G-jäägid teevad struktuuri jäigemaks (nn munakaststruktuuri tõttu), M-jäägid paindlikumaks[3].
Tootmine
[muuda | muuda lähteteksti]Neli peamist pruunvetikat, mida kasutatakse alginaatide tootmiseks, on Laminaria hyperborea, sõrmjas lehtadru (Laminaria digitata), Macrocystis pyrifera ja Ascophyllum nodosum. Alginaate ekstraheeritakse töödeldes vetikmassi Na2CO3- või NaOH-lahusega, sealt sadestatakse alginaat CaCl2-i või HCl-happega, millele järgneb taas lahustamine Na2CO3-i või NaOH-i lahustega. Viimaseks sadestatakse Na-alginaat lahusest alkoholilahusega. Sageli eeltöödeldakse vetikmassi formaldehüüdiga, et polümeriseerida pruunvetika fenoolsed ühendid lahustumatuks massiks[3].
Kasutamine
[muuda | muuda lähteteksti]Alginaate kasutatakse peamiselt reoloogiliste omaduste tõttu toiduainetööstuses, meditsiinis ja kosmeetikas. Alginaatide kasutamist soosib nende vähene või olematu mürgisus, biosobivus ja madal hind. Alginaatidele on reserveeritud E-numbrid 400–405[7]:
- E400 – algiinhape;
- E401 – naatriumalginaat;
- E402 – kaaliumalginaat;
- E403 – ammooniumalginaat;
- E404 – kaltsiumalginaat;
- E405 – propüleenglükoolalginaat.
Alginaate kasutatakse ka ensüümide immobiliseerimiseks[8]. Hiinas kasutatakse sulfaaditud propüleenglükoolalginaati mitmete südame- ja veresoonkonnahaiguste vastu[9].
Vaata ka
[muuda | muuda lähteteksti]Viited
[muuda | muuda lähteteksti]- ↑ Sadoff, H. L. Encystments and germination in Azotobacter vinelandii. Bacteriol. Rev., 1975, 39, 516–539.
- ↑ Linker, A. & Jones, R. S. A new polysaccharide resembling alginic acid isolated from Pseudomonas. J. Biol. Chem., 1966, 241, 3845–3851.
- 1 2 3 4 5 6 Phillips, G. O. & Williams, P. A., eds. Handbook of Hydrocolloids, 3rd ed. Woodhead Publishing, 2021.
- ↑ Haug, A., Larsen, B. & Smidsrød, O. A study of the constitution of alginic acid by partial acid hydrolysis. Acta Chem. Scand., 20, 183–190. doi:10.3891/acta.chem.scand.20-0183
- ↑ Haug, A., Larsen, B. & Smidsröd, O. The degradation of alginates at different pH values. Acta. Chem. Scand., 1963, 17(5), 1466–1468. doi:10.3891/ACTA.CHEM.SCAND.17-1466
- ↑ Draget, K. I., Østgaard, K. & Smidsrød, O. Homogeneous alginate gels: A technical approach. Carbohydr. Polym., 1990, 14(2), 159–178. doi:10.1016/0144-8617(90)90028-q
- ↑ Food Standards Agency. Approved additives and E numbers. https://www.food.gov.uk/business-guidance/approved-additives-and-e-numbers (vaadatud 2.10.2024).
- ↑ Elçin, Y. M. Encapsulation of urease enzyme in xanthan-alginate spheres. Biomaterials, 1995, 16(15), 1157–1161. doi:10.1016/0142-9612(95)93580-7
- ↑ Zeng, Y. et al. Efficacy of heparinoid PSS in treating cardiovascular diseases and beyond—A review of 27 years clinical experiences in China. Clin. Appl. Thromb./Hemost., 2014, 22(3), 222–229. doi:10.1177/1076029614551822