Alginaadid

Alginaadid on pruunvetikate rakukestade geelistuvad polüsahhariidid, koosnevad β-D-mannuronaadi (M) ja β-L-guluronaadi (G) jääkidest, ühendatud 1→4 glükosiidsidemetega. Alginaadid on algiinhapete soolad ja estrid. Alginaate leidub lisaks pruunvetikatele ka mõnedes bakteriliikides, sh Azotobacter vinelandiiSadoff, H. L. Encystments and germination in Azotobacter vinelandii. Bacteriol. Rev., 1975, 39, 516–539. ja Pseudomonas aeruginosaLinker, A. & Jones, R. S. A new polysaccharide resembling alginic acid isolated from Pseudomonas. J. Biol. Chem., 1966, 241, 3845–3851.. Alginaati kirjeldas esimesena briti keemik E. C. C. Stanford 1881. aastalPhillips, G. O. & Williams, P. A., eds. Handbook of Hydrocolloids, 3rd ed. Woodhead Publishing, 2021.. Alginaatide tähelepanuväärseim omadus on nende geelistumisvõime.

 Struktuur 
Alginaadi M- ja G-jäägid ei esine läbisegi, vaid plokkidena: M-plokid, G-plokid ja MG-plokid, igaüks neist u 20-30 monosahhariidjääki pikad. Seda tõestas alginaadi hüdrolüsaadi (1 M oblikhape, 100 °C) fraktsioneerimine. Hüdrolüüsil tekkis lahustumatu ja lahustuv fraktsioon. Lahustumatu fraktsioon koosnes polü-M-ist ja polü-G-st, mida sai üksteisest omakorda lahutada pH-l 2,85 – esimene jäi lahusesse, teine sadestus. Ülejäänud hüdrolüüsi käigus saadud lahustuv fraktsioon koosnes polü-MG-st.Haug, A., Larsen, B. & Smidsrød, O. A study of the constitution of alginic acid by partial acid hydrolysis. Acta Chem. Scand., 20, 183–190. doi:10.3891/acta.chem.scand.20-0183

 Füsikokeemilised omadused 
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. Sadestamiseks vajalik pH sõltub alginaadi struktuurist ja molekulmassist. Väiksema korrapäraga ja MG-plokkide rohked alginaadid sadestuvad väiksemal pH-l kui valdavalt homopolümeerplokkidega alginaadid.

 Hüdrolüüs 
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 tõttuHaug, 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. Esterdatud alginaadid degradeeruvad leeliselises keskkonnas kiiremini kui asendamata alginaadid, kuna estril on kõrgem elektronafiinsus kui karboksülaadil, tõmmates elektronsideme viiendalt prootonilt eemale.

pisi|Alginaadi munakaststruktuuri moodustumine. 
 Geelistumine 
Alginaadid geelistuvad mitmevalentsete katioonide (enamasti kasutatakse Ca2+) 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 abilDraget, 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) aitab tekkida geelil. Geeli omadusi mõjutab oluliselt M/G suhe. G-jäägid teevad struktuuri jäigemaks (nn munakaststruktuuri tõttu), M-jäägid paindlikumaks. 

 Tootmine 
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.

 Kasutamine 
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 400–405Food Standards Agency. Approved additives and E numbers. https://www.food.gov.uk/business-guidance/approved-additives-and-e-numbers (vaadatud 2.10.2024).:
 E400 – algiinhape;
 E401 – naatriumalginaat;
 E402 – kaaliumalginaat;
 E403 – ammooniumalginaat;
 E404 – kaltsiumalginaat;
 E405 – propüleenglükoolalginaat.

Alginaate kasutatakse ka ensüümide immobiliseerimiseksElçin, Y. M. Encapsulation of urease enzyme in xanthan-alginate spheres. Biomaterials, 1995, 16(15), 1157–1161. doi:10.1016/0142-9612(95)93580-7 . Hiinas kasutatakse sulfaaditud propüleenglükoolalginaati mitmete südame- ja veresoonkonnahaiguste vastuZeng, Y. et al. Efficacy of heparinoid PSS in treating cardiovascular diseases and beyond—A review of 27 years clinical experiences in China. Clin. Appl. Thromb./Hemost., 2014, 22(3), 222–229. doi:10.1177/1076029614551822 .
pisi|Alginaadigeelis immobiliseeritud ensüümid.

 Vaata ka 
 Algiinhapped
 Fukoidaanid
 Polüsahhariidid

Viited

Kategooria:Polüsahhariidid
Kategooria:Soolad
Kategooria:Estrid