Альгинаты: свойства и применение¶

Альгинаты — группа природных полисахаридов, получаемых главным образом из бурых водорослей, а также синтезируемых некоторыми бактериями. Основу их макромолекулы составляют остатки β-D-маннуроновой (M) и α-L-гулуроновой (G) кислот, соединённые 1→4-гликозидными связями. Альгинаты относятся к линейным неразветвлённым полимерам и обладают способностью образовывать вязкие растворы и гели, что определяет их широкое промышленное значение.

¶Химическое строение и свойства

Макромолекула альгината построена из блоков трёх типов: гомополимерных участков M (MM-блоки), гомополимерных участков G (GG-блоки) и чередующихся фрагментов (MG-блоки). Соотношение M и G зависит от вида водоросли и определяет физико-химические свойства продукта.

Ключевые свойства:

• Растворимость. Соли альгиновой кислоты с одновалентными катионами (натрия, калия, аммония) хорошо растворимы в воде; соли двухвалентных металлов (кальция, бария) и сама альгиновая кислота нерастворимы.
• Гелеобразование. В присутствии ионов кальция GG-блоки образуют «яичные ячейки», сшивающие цепи в трёхмерную сетку. Так получают термостабильные гели, не требующие нагрева.
• Вязкость. Растворы альгината натрия обладают высокой вязкостью даже при малых концентрациях; она падает при нагревании и в кислой среде.
• Биосовместимость и биоразлагаемость. Альгинаты нетоксичны, не накапливаются в организме и разлагаются в природной среде.

¶Получение

Промышленное сырьё — бурые водоросли (ламинария, макроцистис, аскофиллум). Измельчённое сырьё обрабатывают раствором щёлочи или карбоната натрия, переводя альгиновую кислоту в растворимый альгинат натрия. Затем раствор фильтруют, осаждают альгиновую кислоту или её соли (например, хлоридом кальция) и высушивают. Бактериальный синтез (у видов Azotobacter и Pseudomonas) применяется ограниченно.

¶Применение

¶Пищевая промышленность

Альгинат натрия (E401), альгиновая кислота (E400), пропиленгликольальгинат (E405) и другие производные используются как загустители, стабилизаторы, гелеобразователи и эмульгаторы. Их добавляют в мороженое, соусы, кондитерские и молочные изделия. Сферы из альгината кальция применяют в молекулярной кухне.

¶Медицина и фармация

• Перевязочные материалы для ран: кальциевые альгинатные волокна превращаются в гель при контакте с раневым экссудатом.
• Формообразующие массы для стоматологических слепков.
• Вспомогательные вещества в таблетках и суспензиях; оболочки для капсул.
• Антацидные препараты на основе альгината натрия, образующие защитный барьер над содержимым желудка.

¶Косметика и другие отрасли

Альгинаты входят в состав масок, кремов и средств для ухода за кожей как влагоудерживающие и плёнкообразующие компоненты. В текстильной промышленности их применяют для загущения красителей, в бумажной — для проклейки, в биотехнологии — для иммобилизации клеток и ферментов. Альгинатные гели служат матрицей для инкапсуляции биологически активных веществ.

¶Безопасность и регулирование

Альгинаты считаются безопасными пищевыми добавками; допустимое суточное потребление не установлено из-за низкой токсичности. В РФ и ЕС они разрешены как пищевые добавки под индексами E400–E405. При работе с сухим порошком возможна раздражающая пыль, поэтому применяют средства защиты дыхания.