Кіріспе
Қоңыр балдырларда кездесетін полисахарид
Алгин қышқылы, сондай-ақ алгин деп те аталады, – қоңыр балдырларда табиғи түрде кездесетін, жеуге жарамды полисахарид. Ол суды жақсы сіңіреді және сумен қатырғанда қоюлатылған ерітінді түзеді. Натрий және кальций сияқты металдармен қосылғанда оның тұздары альгинаттар деп аталады. Оның түсі ақтан сарғыш қоңырға дейін өзгереді. Ол жіп тәрізді, ұсақ түйіршікті немесе ұнтақталған түрде сатылады. Бұл Pseudomonas aeruginosa бактериясы құрайтын биофильмдердің маңызды құрауышы болып табылады, бұл бактерия кістік фиброзбен ауыратын адамдардың өкпесінде кездесетін маңызды патоген. Биофильм және P. aeruginosa антибиотиктерге жоғары төзімді, бірақ макрофагтардың әсеріне сезімтал.
Құрылымы
Алгино қышқылы – (1→4) байланысқан β D маннуронат (M) және α L гулуронат (G) қалдықтарының гомополимерлік блоктары бар сызықтық сополимер, олар әртүрлі реттіліктерде немесе блоктарда ковалентті байланысқан. Мономерлер тізбектей G қалдықтарынан (G блоктары), тізбектей M қалдықтарынан (M блоктары) немесе кезектесіп M және G қалдықтарынан (MG блоктары) тұратын гомополимерлік блоктар түрінде кездесуі мүмкін. α L гулуронат – β D маннуронаттың C 5 эпимері.
Нысандар
Алгинаттар қоңыр теңіз балдырларынан тазартылады. Әлем бойынша Phaeophyceae класына жататын қоңыр теңіз балдырларының көпшілігі өңделіп, натрий альгинатына айналдырылады. Натрий альгинаты азық-түлік, мал азығы, тыңайтқыштар, мата басу және фармацевтика сияқты көптеген салаларда қолданылады. Тіс іздерін алу материалдары гельдеу үшін альгинатты пайдаланады. Тағамдық сападағы альгинат өңделген және дайындалған тағамдарда қолдануға рұқсат етілген ингредиент болып табылады. Қоңыр теңіз балдырларының мөлшері 20-40 метрге жететін алып Macrocystis pyrifera балдырынан бастап, 2-4 метрлік қалың, былғары тәрізді теңіз балдырларына дейін, ал кіші түрлері 30-60 см ұзындықта болады. Альгинаттарға қолданылатын қоңыр теңіз балдырларының көпшілігі жабайыдан жиналады, бірақ Қытайда тағамдық мақсатта өсірілетін Laminaria japonica және оның артық қалдықтары Қытайдағы альгинат өндірісіне жұмсалады. Әртүрлі қоңыр теңіз балдырларынан алынған альгинаттардың химиялық құрамы әртүрлі болғандықтан, олардың физикалық қасиеттері де әртүрлі болады. Кейбір түрлер берік гель беретін альгинатты, ал басқалары нашар гель беретінді алғыдай, кейбіреулері кремді немесе ақ альгинат шығарады, ал кейбіреулерін гельдеу қиын, сондықтан оларды түсі маңызды емес техникалық қолдануда пайдалану тиімді. Саудалық сападағы альгинат алып Macrocystis pyrifera, Ascophyllum nodosum және Laminaria түрлерінен өндіріледі. Альгинаттар Pseudomonas және Azotobacter бактерияларының екі туысы арқылы да өндіріледі, олар оның биосинтез жолын анықтауда маңызды рөл атқарды. Бактериялық альгинаттар медициналық қолдануға жарамды микро- немесе наноқұрылымдарды жасау үшін пайдалы. Натрий альгинаты (NaC6H7O6) – альгин қышқылының натрий тұзы. Натрий альгинаты – жегуші зат. Калий альгинаты (KC6H7O6) – альгин қышқылының калий тұзы. Кальций альгинаты (CaC12H14O12) – альгин қышқылының кальций тұзы. Ол натрий альгинатындағы натрий ионын кальций ионымен алмастыру арқылы (ион алмасу) жасалады.
Өндіріс
Қоңыр теңіз балдырынан натрий алгинаттарын алуға қолданылатын өндіріс процесі екі санатқа бөлінеді: 1) кальций алгинаты әдісі және 2) алгино қышқылы әдісі. Химиялық тұрғыдан процесс қарапайым, бірақ қиындықтар тұтқыр ерітінділерден қалған лайлы тұнбаларды және олардың құрамында көп мөлшерде сұйықтық сақтайтын, сүзгілеуге және центрифугалауға қарсы келетін желатиндік түйіршіктерді физикалық түрде бөлу қажеттілігінен туындайды.
Қолданылуы
Алгинат суды жылдам сіңіреді, сондықтан оны құрғатылған өнімдерге, мысалы, арықтауға көмектесетін препараттарға, сондай-ақ қағаз және мата өндірісінде қосымша ретінде пайдалануға болады. Алгинат маталарды су өткізбеу және оттан қорғау үшін, тамақ өнеркәсібінде сусындарды, мұзды десерттерді, косметиканы қоюлату үшін, E401 кодымен белгілі желелерді жасау үшін гельдейтін зат ретінде, сондай-ақ шұжық қабығы ретінде қолданылады. Натрий альгинаты соя белгісімен араластырылып, ет аналогы жасалады. Алгинат түрлі фармацевтикалық препараттардың құрамына кіреді, мысалы, Gaviscon, онда ол гастроэзофагеальдық рефлюксті тежеу үшін бикарбонатпен біріктіріледі. Натрий альгинаты стоматологияда, протездер жасауда, қалыптау және кішкентай масштабтағы қою үшін қалыптар жасауда қолданылады. Натрий альгинаты реактивті бояуларды басуда және тоқыма экранды басуда реактивті бояуларды қоюлату үшін қолданылады. Алгинаттар осы бояулармен реакцияға түспейді және крахмалға негізделген қоюлатушылардан айырмашылығы, оңай жуылады. Сондай-ақ ол микрокапсулалау үшін материал ретінде де қолданылады. Кальций альгинаты медициналық өнімдердің түрлі түрлерінде, соның ішінде тері жараларын жазуға көмектесетін жабындарда қолданылады және оларды дәстүрлі жабындарға қарағанда аз ауыртпалықпен алып тастауға болады.
Алгинат гидрогельдері
Сүйектерді қайта құру зерттеулерінде альгинат композиттері регенерацияны қолдайтын, мысалы, арттырылған кеуектілік, жасушалардың көбеюі және механикалық күш сияқты тиімді қасиеттерге ие. Алгинат гидрогелі – биоқалыптарды жасау және тіндерді жаңарту үшін жиі қолданылатын биоматериал. Альгинатқа тиол тобын коваленттік байланыс арқылы қосу арқылы, жоғары ин-ситу гельдеу және шырышқа жабысу қасиеттерін енгізуге болады. Тиолацияланған полимер (тиомер) өзінің полимерлік торы ішінде және шырыш қабатының цистеинге бай аймақтарымен дисульфидтік байланыстар құрайды. Тиолатталған альгинаттар ин-ситу гельдеу гидрогельдері ретінде қолданылады және шырышқа жабысатын дәрі жеткізу жүйелері ретінде алдын ала зерттеулерде қарастырылуда. Алгинат гидрогельдері дәрі жеткізу үшін пайдаланылуы мүмкін, pH өзгерістеріне, температура өзгерістеріне, тотығу-тотықсыздану реакцияларына және ферменттердің болуына сезімталдық көрсетеді.