Alginaat

Alginaadid on pruunvetikate rakukestade geelistuvad polüsahhariidid, koosnevad β-D-mannuronaadi (M) ja α-L-guluronaadi (G) jääkidest, ühendatud 1→4 glükosiidsidemetega. Alginaadid on algiinhapete soolad ja estrid. Alginaate leidub lisaks pruunvetikatele ka mõnedes bakteriliikides, sh Azotobacter vinelandii ja Pseudomonas aeruginosa. Alginaati kirjeldas esimesena briti keemik E. C. C. Stanford 1881. aastal. Alginaatide tähelepanuväärseim omadus on nende geelistumisvõime. 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. 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. Esterdatud alginaadid degradeeruvad leeliselises keskkonnas kiiremini kui asendamata alginaadid, kuna estril on kõrgem elektronafiinsus kui karboksülaadil, tõmmates elektronsideme viiendalt prootonilt eemale. Alginaadid geelistuvad mitmevalentsete katioonide (Ca2+, Sr2+, Ba2+ jt) 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) aitab tekkida geelil. Geeli omadusi mõjutab oluliselt M/G suhe. G-jäägid teevad struktuuri jäigemaks (nn munakaststruktuuri tõttu), M-jäägid paindlikumaks. 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. 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: E400 – algiinhape; E401 – naatriumalginaat; E402 – kaaliumalginaat; E403 – ammooniumalginaat; E404 – kaltsiumalginaat; E405 – propüleenglükoolalginaat. Alginaate kasutatakse ka ensüümide immobiliseerimiseks. Algiinhapped Fukoidaanid Polüsahhariidid 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. Phillips, G. O. & Williams, P. A., eds. Handbook of Hydrocolloids, 3rd ed. Woodhead Publishing, 2021. 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