アルギン酸

アルギン酸（アルギンさん）は、褐藻などに含まれる多糖類で、食物繊維の一種である。ほかに、紅藻のサンゴモなどにも含まれる。また、一部の細菌（アゾトバクターなど）が部分的に酢酸エステル化されたアルギン酸を生成するが、これによる工業的生産はまだ成功していない。
純粋のアルギン酸は、白ないし淡黄色で、繊維状、顆粒状または粉末状の形態をとる。水に不溶性であるが、アルギン酸ナトリウムなどの可溶性塩（アルギンと総称される）として抽出され、食品添加物その他の目的で利用される。
起源.
商業的に利用されるアルギン酸類は、全て海藻（褐藻類）からの抽出によって製造されている。褐藻類は世界中で3,000種類以上あると言われ、その中でアルギン酸の原料としてはコンブやオオウキモ（ジャイアントケルプ）のような大型の種類が利用される。アルギン酸工業では主に天然の海藻を収穫して利用するが、中国では養殖したコンブを原料にアルギン酸を製造している。
世界のアルギン酸工業で利用される、主な原料海藻には次のようなものがある。
構造.
ß-D-マンヌロン酸 (M) とそのC-5エピマーであるα-L-グルロン酸 (G) の2種のブロック（いずれもカルボキシル基をもつ単糖）が (1-4)-結合した直線状のポリマーである。各ブロックの量比は起源により異なる。MとGが交互につながったブロックが最も柔軟性があり、中性に近い pH で溶けやすい。Gからなるブロックは固く、6残基以上からなるGブロックは2価カチオン（Ca2+など）と安定な複合体をつくって3次元ゲルを形成する。またアルギン酸は低い pH で酸性の繊維状ゲルを形成する。これらのゲルの中で、分子間の結合をつくるのは主にホモポリマーブロック（MまたはGの繰り返し構造）であり、ゲル強度を決めるのはGブロックの含有比率である。
種類.
市場に流通しているアルギン酸類には、次のようなものがある。
利用.
食品分野.
食品分野では増粘剤、安定剤、ゲル化剤として利用される。食品衛生法上、アルギン酸は既存添加物とされ、アルギン酸プロピレングリコールエステルとアルギン酸ナトリウムが指定添加物に分類されている。国際的整合性に鑑み、2006年12月26日にアルギン酸カリウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸アンモニウムの3種類が食品添加物に指定された。
応用例
医療分野.
医療分野では、アルギン酸塩類が歯科材料（歯科印象材）として、アルギン酸の繊維状ゲルが手術糸に、またアルギン酸塩は創傷被覆材（カルトスタットやソーブサンなど）に用いられる。アルギン酸ナトリウム粉末（アルト）は皮膚での出血や消化管での内視鏡止血に、5%アルギン酸ナトリウム水溶液（アルロイドG）は胃炎・胃潰瘍・消化管出血に用いられる。
工業分野.
工業分野では、アルギン酸塩類が繊維、製紙、鉄鋼、水産、農業などに広く使われている。
アルギン酸カルシウムは細胞や酵素などの固定化・カプセル化にも使われ、発酵・化学産業で用いられる。
放射性ストロンチウムの体外排泄.
アルギン酸を形成するウロン酸は、1ユニットに1つカルボキシル基を備えている。カルボキシル基はイオン交換能が高く、周辺のカチオンと容易に結びつき、塩を作る性質がある。また、多価カチオンの場合は複数のカルボキシル基が架橋構造をとり、錯体を形成する。アルギン酸はカルシウム (Ca) との親和性が高いことが知られているが、カルシウムと似た挙動をとるストロンチウム (Sr) とも同様に錯体をつくり、不溶性の塩となる。この性質を利用して、消化管内に取り込まれた放射性Srの体外排泄に関する研究が数多く行われ、ヒトでの実験においても、顕著な効果が認められている。
Hespらは、アルギン酸ナトリウム10gを飲用し、20分後に85Srを飲むと、体内残留率が1/8になることを報告している。また、西村らは、ラットを用いた動物実験において、アルギン酸をあらかじめ10日間投与して予備飼育した後に85Srを投与すると、85Srの体内残留率が顕著に減少することを見出した。さらに、アルギン酸の予備投与期間が長いほど85Srの体内残留率が低くなることから、アルギン酸を日常的に摂取しておくことで、放射性ストロンチウムの体内取り込みを低減させる、防護剤としての役割を果たせることを示唆している。