Αλγινικό οξύ

Το αλγινικό οξύ ή και αλγίνη είναι οργανική χημική ένωση, ένας πολυσακχαρίτης που βρίσκεται στα φαιοφύκη και μπορεί να καταναλωθεί από τον άνθρωπο ως τροφή. Είναι υδρόφιλη ουσία και σχηματίζει ένα παχύρρευστο κόμμι όταν ενυδατώνεται. Ως οξύ, αντιδρά με δραστικά μέταλλα, όπως το νάτριο και το ασβέστιο, και δίνει άλατα γνωστά ως αλγινικά. Το χρώμα του, ανάλογα με την υφή του, κυμαίνεται από λευκό έως κιτρινωπό-μπεζ. Πωλείται σε ινώδη μορφή, σε μορφή κόκκων ή σε μορφή σκόνης. Η ονομασία προέρχεται από το λατινικό algae, που σημαίνει «φύκη». Φέρει τον κωδικό προσθέτου τροφίμων E401.

Το οξύ αυτό αποτελεί σημαντικό συστατικό των επιστρώσεων που παράγει το βακτήριο ψευδομονάδα η πυοκυανική, παθογόνο που ανιχνεύεται στους πνεύμονες μερικών ανθρώπων που πάσχουν από κυστική ίνωση. Αυτές οι βιοεπιστρώσεις (biofilms) που παράγει η ψευδομονάδα (P. aeruginosa) εμφανίζουν μεγάλη ανθεκτικότητα έναντι των αντιβιοτικών, αλλά είναι ευεπίφορα στη δράση των μακροφάγων.

Δομή
Το αλγινικό οξύ είναι ένα γραμμικό συμπολυμερές, με ομοπολυμερείς μονάδες από συμπυκνώσεις του β-D-μανουρονικού οξέος (M) και του α-L-γουλουρονικού οξέος (G), συνενωμένες μεταξύ τους με ομοιοπολικούς χημικούς δεσμούς σε διάφορες αλληλλουχίες αυτών των μονάδων. Τα δύο αυτά είδη μονάδων είναι πολύ συγγενικά μεταξύ τους: το α-L-γουλουρονικό ιόν είναι το C-5 επιμερές του β-D-μανουρονικού.

Φυσικοχημικές ιδιότητες 
Το αλγινικό οξύ έχει μοριακό βάρος από 10.000 έως 600.000 περίπου και πυκνότητα 1,60 γραμμάριο ανά κυβικό εκατοστόμετρο. Είναι υδρόφιλη ουσία και σχηματίζει ένα παχύρρευστο κόμμι όταν ενυδατώνεται.

Μορφές
Τα αλγινικά άλατα απομονώνονται με διύλιση από φαιοφύκη (ομοταξία Phaeophyceae). Σε πολλά μέρη του κόσμου, αρκετά διαφορετικά είδη φαιοφυκών συλλέγονται και υποβάλλονται σε επεξεργασία παράγει αλγινικό νάτριο. Το άλας αυτό χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες, όπως των τροφίμων, των ζωοτροφών, των λιπασμάτων και τη φαρμακοβιομηχανία. Αποτελεί επίσης υλικό της οδοντιατρικής. Η καλύτερη ποιότητα αλγινικών είναι εγκεκριμένο συστατικό επεξεργασμένων και τυποποιημένων τροφίμων.

Τα φαιοφύκη ποικίλλουν σε μέγεθος από τη γιγαντιαία κέλπια Macrocystis pyrifera (μήκη 20 έως 40 μέτρα, το μεγαλύτερο από όλα τα φύκη) μέχρι τα μικρότερα είδη μήκους 0,3 έως 0,60 μ.. Τα περισσότερα φύκη από τα οποία εξάγονται αλγινικά συλλέγονται από τη φύση, με την εξαίρεση της λαμιναρίας Saccharina japonica, η οποία καλλιεργείται στην Κίνα για τροφή και το επιπλέον υλικό προωθείται στη βιομηχανία αλγινικών στη χώρα.

Τα αλγινικά από διαφορετικά είδη φαιοφυκών ποικίλλουν στη χημική δομή τους, με αποτέλεσμα διαφορετικές φυσικές ιδιότητες. Μερικά είδη δίνουν αλγινικά που παρέχουν ισχυρό πήκτωμα, ένά άλλο ασθενές πήκτωμα, άλλα δίνουν κρεμώδη υφή και άλλα είδη δίνουν δύσκολα πήκτωμα και χρησιμεύουν για τεχνικές εφαρμογές.

Τα αλγινικά εμπορικής ποιότητας εξάγονται από τα μεγάλα είδη κέλπιας Macrocystis pyrifera, Ascophyllum nodosum και είδη λαμινάριας. Αλγινικά παράγονται και από δύο τουλάχιστον γένη  βακτηριδίων, τις ψευδομονάδες και τα αζωτοβακτήρια, στα οποία είχαν σημαντικό ρόλο στην αποκάλυψη της μεταβολικής οδού τους για βιοσύνθεση. Τα βακτηριακά αλγινικά χρησιμεύουν στην παραγωγή μικροδομών ή νανοδομών κατάλληλων για ιατρικές εφαρμογές.

Τα κυριότερα αλγινικά άλατα 
 Το αλγινικό νάτριο (NaC6H7O6) αποτελεί ένα φυσικό κόμμι.
 Το αλγινικό κάλιο (KC6H7O6) είναι το μετά καλίου άλας του αλγινικού οξέος.
 Το αλγινικό ασβέστιο (CaC12H14O12) παρασκευάζεται από το αλγινικό νάτριο με υποκατάσταση δύο ιόντων νατρίου από ένα ιόν ασβεστίου.

Παραγωγή
Για την εξαγωγή αλγινικών από τα φαιοφύκη υπάρχουν δύο διαδεδομένες μέθοδοι: 1) Η μέθοδος του αλγινικού ασβεστίου και 2) η μέθοδος του αλγινικού οξέος.

Από χημικής απόψεως η διαδικασία είναι απλή, αλλά προκύπτουν δυσκολίες σχετικώς με τον φυσικό διαχωρισμό ανάμεσα στα γλοιώδη υπολείμματα από παχύρρευστα διαλύματα και ανάμεσα στα διάφορα είδη ζελατινωδών ιζημάτων που κατακρατούν μεγάλες ποσότητες υγρού μέσα στη δομή τους και για τον λόγο αυτόν αντιστέκονται στο φιλτράρισμα και τη φυγοκέντριση.

Χρήσεις
Το αλγινικό οξύ και τα άλατά του απορροφούν ταχύτατα το νερό και για τούτο χρησιμεύουν ως πρόσθετα σε αφυδατωμένα προϊόντα, όπως διαιτητικά βοηθήματα, ή ως ξηραντικό στην παραγωγή χαρτιού και υφασμάτων. Προστίθεται επίσης σε ίνες αδιάβροχων και πυροπροστατευτικών προϊόντων, στη βιομηχανία τροφίμων ως παράγοντας αυξήσεως του ιξώδους για ποτά, παγωτά, καλλυντικά και ως παράγοντας πηγματώσεως σε ζελέ. Φέρουν συλλογικά τον κωδικό προσθέτου τροφίμων E401. Το αλγινικό νάτριο αναμιγνύεται με άλευρο σόγιας για την παρασκευή υποκατάστατου κρέατος.

Παράγωγα του αλγινικού οξέως προστίθενται ως συστατικό σε διάφορα φαρμακευτικά παρασκευάσματα, όπως το Gaviscon, όπου συνεργεί με διττανθρακικά προκειμένου να εξουδετερώσει τη γαστρική υπερχλωρυδρία και τη γαστροοισοφαγική παλινδρόμηση. Το αλγινικό νάτριο χρησιμοποιείται ως υλικό κατασκευής προπλασμάτων (καλουπιών) στην οδοντιατρική και αλλού.

Το αλγινικό νάτριο χρησιμεύει ως αυξητικό του ιξώδους σε αντιδρώντα χρώματα, όπως εκείνα που δημιουργούν τα εμπριμέ υφάσματα. Τα αλγινικά δεν αντιδρούν με τις χρωστικές αυτές και ξεπλένονται εύκολα, αντίθετα με τα βασισμένα στο άμυλο αντίστοιχα προϊόντα.

Το αλγινικό ασβέστιο προστίθεται σε διάφορους τύπους ιατρικών προϊόντων, όπως σε επιδέσμους για την προαγωγή της επουλώσεως του δέρματος που μπορούν να αφαιρεθούν με λιγότερο πόνο από όσο οι συμβατικοί.

Δείτε επίσης 
 Υαλουρονικό οξύ, ένας πολυσακχαρίτης στον ανθρώπινο οργανισμό
 Άγαρ (ουσία)

Παραπομπές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 
 Η ιστορία της χημείας των αλγινικών και τα φύκη 
 Ιδιότητες και παραγωγή 

Πολυσακχαρίτες