КОМПОЗИЦИЯ С РЕГУЛИРУЕМОЙ ЩЕЛОЧНОСТЬЮ ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОЖИ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ
VARIABLE-ALKALINITY COMPOSITION FOR SKIN PROTECTION, AND ITS APPLICATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к композиции с регулируемой щелочностью для защиты кожи, а также к применению композиции, содержащей по крайней мере один полисахарид карбоновой кислоты для защиты кожи и/или регулирования щелочности.
Уровень техники
Пектин представляет собой сложный полисахарид, связанный со стенками растительных клеток. Он состоит из скелета альфа 1-4-связанной полигалактуроновой кислоты, разделенной остатками рамнозы и модифицированной боковыми цепочками нейтрального сахара и несахарными компонентами, такими, как ацетил, метил и группы феруловой кислоты.
Боковые цепочки нейтрального сахара, включающие в себя арабинан и арабиногалактаны, связаны в скелете с остатками рамнозы. Остатки рамнозы имеют тенденцию к образованию кластеров в скелете. Так, при наличии подобных боковых цепочек, данную область называют волосистой областью, а остальную часть скелета, следовательно, называют гладкой областью.
В патенте США № 5929051, Ni, et al. пектин описан как компонент клеточной стенки растений. Клеточная стенка разделена на три слоя, срединную пластинку, первичную и вторичную клеточную оболочку. Наиболее богата пектином срединная пластинка. Пектины образуются и откладываются во время роста клеточной стенки. Особенно большое количество пектина содержится в мягких тканях растений в условиях быстрого роста и высокого содержания влаги. В клеточных стенках пектины находятся в виде комплекса с кальцием. Участие сшивания кальцием подтверждается тем фактом, что хелатирующие агенты облегчают выделение пектина из клеточных стенок, что описано Nanji (патент США № 1634879) и Maclay (патент США № 2375376).
Согласно Dumitriu, S.: Polysaccharides, Structural Diversity and functional versatility, Marcel Dekker, Inc., New York, 1998, 416-419, пектин используется в ряде пищевых продуктов.
Исторически пектин использовали, главным образом, в качестве желатинирующего агента для джема или аналогичных систем с высоким содержанием сахара, содержащих фрукты, или фруктовый ароматизатор. Примерами являются традиционные джемы, джемы с пониженным содержанием сахара, прозрачные желе, кондитерские гели с фруктовым ароматизатором, кондитерские гели с нефруктовым ароматизатором, глазурь с тепловой обратимостью для хлебопекарной промышленности, теплостойкие джемы для хлебопекарной промышленности, соусы для использования в мороженом и фруктовые заготовки для йогурта.
Значительная часть пектина используется в настоящее время для стабилизации молочных напитков с низким значением рН, включая сброженные напитки и смеси фруктового сока и молока.
Остатки галактуроновой кислоты в пектине частично этерифицированы и находятся в виде метилового сложного эфира. Степень этерификации определяют как процентную долю этерифицированных карбоксильных групп. Пектин со степенью этерификации («DE») свыше 50% называют пектином с высоким содержанием метилового эфира («НМ»), или высокоэфирным пектином, а пектин с DE менее 50% называют пектином с низким содержанием метилового эфира («LM»), или низкоэфирным пектином. Большая часть пектинов, находящихся в растительном веществе, таком, как фрукты, овощи и зостера марина, представляет собой НМ пектины.
Пектины растворимы в воде и не растворимы в большинстве органических растворителей. Пектины с очень низким уровнем метиловой этерификации и пектовые кислоты для практических целей растворимы только в форме калиевых или натриевых солей.
Пектины наиболее устойчивы при рН 3-4. Ниже рН 3 метоксильная и ацетильная группы и нейтральные сахарные боковые цепочки отщепляются. При повышенной температуре эти реакции ускоряются и происходит расщепление гликозидных связей в галактуронановом скелете. В нейтральных и щелочных условиях карбоксиметильные группы омыляются и галактуронановый скелет разрушается при расщеплении путем бета-элиминирования гликозидных связей в невосстанавливаемых концах остатков метоксилированной галактуроновой кислоты. Эти реакции также протекают быстрее при повышении температуры. Пектовые кислоты и LM пектины устойчивы в нейтральных и щелочных условиях, поскольку не содержат, или содержат лишь ограниченное количество карбоксиметильных групп.
Пектин является слабой кислотой и хуже растворим при низком значении рН, чем при высоком значении рН. Таким образом, изменяя значение рН пектина при его производстве, получают пектин, обладающий меньшей или большей растворимостью. Обычно рН повышают при использовании оснований, таких, как гидроксиды щелочных металлов, или карбонаты щелочных металлов, но в равной мере можно использовать и другие основания. Например, при использовании карбоната натрия образуется пектинат натрия, и чем больше доза карбоната натрия и, следовательно, чем выше рН, тем больше карбоновых кислот превращаются в свои натриевые соли.
Однако при более высоких значениях рН пектин начинает деэтерифицироваться во время установления рН, обработки и хранения. Таким образом, рН следует поддерживать на уровне рН 6, или ниже.
В некоторых случаях производимый пектин этерифицируют блочным образом. В WO 2004020472 описано это явление, как блочная деэтерификация происходит в сырьевом материале, используемом для получения пектина, а описание относится к способу устранения этой блочной деэтерификации.
В WO 8912648 описан способ превращения деэтерифицированного блочным образом пектина в пектин со статистическим распределением сложноэфирных групп. Этот способ включает в себя использование полигалактуроназы, которая расщепляет молекулу пектина в тех областях молекулы пектина, которые не являются этерифицированными. Таким образом, в соответствии с этим способом получают низкомолекулярный пектин с большей степенью этерификации, чем исходный пектин, этерифицированный блочным образом.
Согласно Kertesz, Z. I.: The Pectic Substances, Interscience Publishers, Inc, New York, 1951, пектиновые вещества присутствуют во всех растительных тканях. Однако особенную промышленную важность представляют собой яблоки, свекла, лен, грейпфрут, лимоны, лаймы, апельсины, картофель и подсолнечник. Позднее промышленное применение нашел также пектин из алоэ вера.
В соответствии с настоящим изобретением нет необходимости экстрагировать пектин из пектинсодержащего исходного вещества. Подобные сырьевые пектиновые препараты описаны в патенте США № 2132065, патенте США № 3982003, патенте США № 4831127, WO 9115517, патенте США № 5354851, патенте США № 5403612, патенте США № 5567462, патенте США № 5656734 и WO 9749734.
Прочие полимеры на основе этерифицированных карбоксикислот включают в себя, но не ограничены ими
- этиловый эфир пектина, полученный при использовании йодистого этила и нагревании, как описано Kertesz, Z. I.: The Pectic Substances, Interscience Publishers, Inc, New York, 251, 1951. Кроме того, пектовую кислоту и пектиновую кислоту можно частично или полностью этерифицировать алифатическими, арилалифатическими, циклоалифатическими, или гетероциклическими спиртами. В случае, когда эта кислота этерифицирована лишь частично, оставшиеся свободные карбоксильные группы можно перевести в соли действием неорганических или органических оснований. Подобные сложные эфиры можно использовать в фармацевтической, биомедицинской, пищевой и косметической областях. Сложные эфиры можно получить из четвертичной аммониевой соли пектовой кислоты или пектиновой кислоты и любого этерифицирующего агента, такого, как галогенид, описанный в патенте США № 5384400;
- этерифицированный полисахарид, полученный из димера кетена при использовании фермента в качестве катализатора в мягких условиях реакции, как описано в патенте США № 6624298. Используемый полисахарид представляет собой по меньшей мере один полисахарид, выбранный из группы, включающей в себя простые эфиры целлюлозы, гидроксиэтилцелюлозу, гидроксипропилцелюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, гуар, катионный гуар и гидроксипропилгуар;
- сложные эфиры крахмала. Способы получения сложных эфиров крахмала описаны в статье Tessler, M. M. and Bilimers, R. L., Preparation of Starch Esters, в Journal of Environmental Polymer Degradation 4 (1996) 85-89 и, кроме того, описаны в патенте США № 6605715;
- полимеризованные сложные эфиры сахара, описанные в патенте США № 5859217;
- эфиры альгиновой кислоты. Примеры включают в себя сложные эфиры этиленгликоля и пропиленгликоля, метиловый сложный эфир, гомологи сложного метилового эфира и сложные эфиры ароматических, аралифатических, алициклических и гетероциклических спиртов. Кроме того, в их число входят сложные эфиры, полученные из замещенных спиртов, таких, как эфиры двухвалентных алифатических спиртов, описанные в патенте США № 5416205.
Согласно www.smartskincare.com, пот представляет собой соленый водный раствор, вырабатываемый потовыми железами, многочисленными микроскопическими канальцами, выходящими на поверхность кожи. При смешивании кожного сала и пота на поверхности кожи они образуют защитный слой, часто называемый кислотной оболочкой. Кожа является слабокислой. Помимо содействия в защите кожи от «элементов» (таких, как ветер или загрязняющие вещества), кислотная оболочка также подавляет рост вредных бактерий и грибов. Если кислотная оболочка нарушена, или утратила свою кислотность, кожа становится более подверженной повреждению или инфекции. Утрата кислотной оболочки является одним из побочных эффектов мытья кожи мылами, или моющими средствами умеренной или высокой концентрации.
Согласно патенту США № 5837254, грибковые инфекции влагалища или мочевыводящих путей трудноискоренимы и часто дают рецидив, но они редко представляют угрозу жизни. Нормальный рН половых путей составляет от 4,5 до 5, что поддерживается лактобациллами. Отсутствие лактобацилл и нормального рН, а также вирус герпеса, противозачаточные таблетки, слабая иммунная система, генетические факторы, стресс и масса других факторов, стимулирующих рост дрожжевых и грибковых инфекций половых путей, приводит к кандидозу. Candida albicans быстро растут во влажной среде при рН выше 5.
В патенте США № 5972321 утверждается, что хотя запах тела может быть частично обусловлен некоторыми химическими соединениями, выделяемыми сальными железами и эккринными потовыми железами, основной аксиллярный (подмышечный) неприятный запах вызывается секрецией апокринных желез, которая содержит специальные питательные вещества для микроорганизмов. Апокринные железы выделяют молочную жидкость, которая имеет рН в интервале от 5 до 6,5 и изначально состоит из жиров, белков и углеводов. Несмотря на то, что причиной неприятного запаха, по-видимому, являются грамположительные бактерии, растущие на веществах, которые находятся на поверхности влажной кожи, точные механизмы образования запаха до сих пор не ясны.
Согласно патенту США № 4666707 композиции соли для ванн получают, вводя ароматизатор, краситель, растительный экстракт, органическую кислоту и так далее, в смесь неорганических солей, содержащую сульфат натрия, буру, серу, хлорид натрия, карбонатную соль и так далее, и используют для получения ванны с ароматом и/или окраской, или для достаточной стимуляции кожи, чтобы активизировать циркуляцию крови, снятие усталости и/или обмен веществ. В число подобных композиций солей для ванн входят пенообразующие композиции соли для ванн, содержащие сочетание карбонатной соли и кислоты, что приводит к выделению в ванне пузырей углекислого газа, которые вызывают ощущение расслабления или свежести и приводят к тому, что купание доставляет удовольствие.
Согласно патенту США № 6589923 и патенту США № 4335025, при мытье мылом в моющем растворе устанавливается рН 8-10. Эта щелочность нейтрализует природную кислотную оболочку кожи (рН 5-6). Хотя на нормальной коже эта кислотная оболочка образуется снова сравнительно быстро, в случае чувствительной или предварительно поврежденной кожи это может вызвать раздражения. К дополнительным недостаткам мыл относится образование нерастворимых кальциевых мыл в жесткой воде. Являясь щелочным, мыло эмульгирует жировой слой, покрывающий природный ороговевший слой (stratum corneum) кожи человека, и нейтрализует также природную кислотную оболочку эпидермиса, которая в норме имеет кислый рН, составляющий приблизительно 5,5-6,5. Неспособность быстро регенерировать кислоту и жировую часть эпидермиса - в частности, у более пожилых людей - часто приводит к дерматологическим симптомам, таким, как зуд, обветривание и растрескивание эпидермиса, особенно в холодную погоду. Конечно, всегда нужно учитывать значительную часть населения, проявляющую аллергию, или не выносящую обычных мыл по причине ряда реакций (чувствительности), возникающих вследствие их использования.
Согласно патенту США № 6551987, патенту США № 6013618 и патенту США № 5626852, про-ароматизаторы представляют собой вещества, в некоторых условиях распадающиеся на ароматизаторы. Например, при выдерживании в некоторых условиях (например, подвергание действию кислотной оболочки человеческой кожи) трис(9-деценил) распадается с выделением смеси 9-деценола и 9-деценилформиата, оба из которых являются ароматическими сырьевыми веществами.
В патенте США № 6352700 утверждается, что хотя существуют продукты, действие которых, как считается, направлено на решение проблем раздражения и воспаления кожи, их применение неизбежно оказывается неудачным в случае кратковременного воздействия различных добавок на рН баланс кожи, то есть на кислотную оболочку кожи. В перспективе нужно лишь рассмотреть обычные салфетки для лица, туалетную бумагу, прокладки и бумажные полотенца, которые используются для вытирания сухой или влажной кожи. При контакте с кожей эти тканевые продукты переносят некоторые химические вещества, находящиеся в этой ткани, на поверхность кожи.
Согласно патентам США № 6150405 и № 5667769, некоторые составы для ухода за волосами, особенно для лечения выпадения волос, содержат акцепторы гидроксильных групп.
Согласно патенту США № 4761279 использование обычного состава для бритья высокой щелочности часто приводит к раздражению кожи.
В патенте США № 2253389 описано использование щелочи для получения пектина, для которого не требуется сахара и кислоты, чтобы образовывать гели. Гель образуется растворимым пектином в нейтральной или слабо щелочной водной среде в присутствии соединения металла и подчеркивается, что щелочности должно быть недостаточно для превращения пектина в пектат. Образующийся желатинирующий агент особенно подходит для замены желатина в желе, состоящих из воды и молока.
В патенте Великобритании № 541528 описана важность использования низкой температуры при деметоксилировании пектина. Контролируя щелочной гидролиз пектина при температуре в интервале от 10°С до температуры замерзания раствора пектина, можно получить низкоэфирный пектин с высокой вяжущей способностью и с низкой температурой схватывания. Гидролиз проводят в водной среде, а заканчивают гидролиз нейтрализацией. Описано, что этот гидролиз протекает очень быстро при рН 12 и очень медленно при рН 8,5.
В патенте США № 2478170 описан пектин с 20-30% оставшихся кислотных групп, который желатинируется при действии ионов кальция, в присутствии или в отсутствие сахара. Щелочи представляют собой гидроксиды щелочных металлов, гидроксид аммония, карбонат натрия, органические аммониевые основания и так далее, а способ включает в себя доведение водного раствора, или экстракта пектина, до температуры ниже 35°С и рН 10-12. При достижении желаемого содержания метоксилов, рН снижают до 4 и выделяют пектиновую кислоту.
В ”The Pectic Substances”, Interscience Publishers, Inc., New York, 1951, Kertesz описывает влияние оснований на пектин. При добавлении щелочи к раствору пектина в количестве, которое превышает количество, необходимое для нейтрализации пектина, начинается деметоксилирование. При этом процессе щелочь расходуется и рН раствора скоро снижается. Kertesz также ссылается на другие полученные данные, которые предполагают, что расход щелочи возрастает в результате концентрации щелочи, или продолжительности обработки щелочью, или по мере повышения температуры реакции. Таким образом, он предполагает, что расход щелочи можно использовать для определения содержания эфиров в пектиновых кислотах.
В японском патенте № 2001226220 описано применение пектина, экстрагированного спиртом из семян юное, для получения лосьона для кожи, состоящего из указанного пектина, глубоководной морской воды и морской воды или воды. Этот лосьон отличается тем, что он не является липким, раздражающим и имеет низкий рН. Обычно пектин экстрагируют водой, поскольку известно, что спирт переводит пектин в нерастворимое состояние. Кроме того, в описании не обсуждается состав пектина.
В WO 02/14374 описано применение гидроколлоидов в качестве загущающих, или эмульгирующих агентов для большого количества продуктов, таких, как продукты питания, фармацевтические композиции, продукты личной гигиены и напитки.
В WO 04/005352 описано применение амидированных пектинов, таких, как кремы, лосьоны и продукты домашнего потребления.
В патенте США № 6509311 описана гелевая система, содержащая пропиленгликольальгинат в качестве желатинирующего агента, в качестве связывающего воду вещества, в качестве эмульгатора и в качестве стабилизатора.
Остается потребность в композиции, которая способна обеспечить буферирование, предотвращая, таким образом, значительное повышение рН водной системы, и/или применимой для снижения рН водных систем, в которых щелочность возникает в результате химических и/или биологических реакций, или в результате щелочности, налагаемой на данную водную систему окружающей средой. В частности, необходима композиция, которая защитит кислотную оболочку, и необходимо ввести подобную композицию в изделия, соприкасающиеся с кожей, либо кожей человека, либо кожей животного.
Описание изобретения
Таким образом, настоящее изобретение относится к композиции с регулируемой щелочностью для защиты кожи, содержащей один или более полисахаридов карбоновых кислот, в которой по меньшей мере один из указанных полисахарида(дов) карбоновых кислот представляет собой полисахарид карбоновой кислоты с высокой DE, степень этерификации (DE) которого находится в интервале от около 70% до около 100%, более предпочтительно, от около 80% до около 100%.
Кроме того, настоящее изобретение относится к композиции с регулируемой щелочностью для защиты кожи, содержащей смесь по меньшей мере одного полисахарида карбоновой кислоты с высокой DE, степень этерификации (DE) которого находится в интервале от около 70% до около 100%, более предпочтительно, от около 80% до около 100%, и по меньшей мере одного полисахарида карбоновой кислоты с низкой DE, степень этерификации (DE) которого находится в интервале от около 5 до около 70%, более предпочтительно, от около 5% до около 40%, и наиболее предпочтительно, от около 10% до около 35%.
Кроме того, настоящее изобретение относится к применению по меньшей мере одного полисахарида карбоновой кислоты для защиты кожи и/или регулирования щелочности.
Изобретение описано далее более подробно при помощи прилагаемых чертежей и иллюстративных вариантов осуществления предпочтительных вариантов осуществления данного изобретения.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1.1 показан расход щелочи пектинами различной молекулярной массы.
На фиг. 1.2 показано снижение рН с течением времени для указанных выше пектинов при растворении при 70°С.
На фиг. 1.3 показано снижение рН с течением времени для указанных выше пектинов при растворении при 20°С.
На фиг. 2.1 показан расход щелочи пектинами с различной степенью этерификации (DE).
На фиг. 2.2 показано снижение рН с течением времени для указанных выше пектинов при растворении при 70°С.
На фиг. 2.3 показано снижение рН с течением времени для указанных выше пектинов при растворении при 20°С.
На фиг. 2.4 показано начальное, порядка 130 минут, снижение рН для указанных выше пектинов, растворенных либо при 70°С, либо при 20°С.
На фиг. 3.1 показан расход щелочи пектином с аналогичной DE, этерифицированного либо блочным, либо статистическим образом.
На фиг. 3.2 показано снижение рН с течением времени для указанных выше пектинов, растворенных либо при 70°С, либо при 20°С.
На фиг. 3.3 показано начальное, порядка 100 минут, снижение рН для указанных выше пектинов.
На фиг. 4.1 показано снижение рН для пектина, выдерживаемого при различных температурах.
На фиг. 5.1 показано влияние многократного прибавления щелочи к пектину.
На фиг. 6.1 показано влияние концентрации пектина на снижение рН.
На фиг. 7.1 показано снижение рН деминерализованной воды без добавления пектина или других добавок.
На фиг. 8.1 показан расход щелочи пропиленгликольальгинатами (PGA) с различной степенью этерификации.
На фиг. 8.2 показано снижение рН упомянутых выше PGA при растворении при 70°С.
На фиг. 8.3 показано снижение рН упомянутых выше PGA при растворении при 20°С.
На фиг. 8.4 показано начальное, порядка 70 минут, снижение рН упомянутых выше PGA при растворении либо при 70°С, либо при 20°С.
На фиг. 9.1 показано влияние многократного прибавления щелочи к пропиленгликольальгинату.
На фиг. 10.1 показано снижение рН лосьонов, содержащих пектин либо в водной фазе, либо в масляной фазе.
На фиг. 11.1 показано снижение рН ткани, замоченной в растворе 0,01%-ного пектина с различной молекулярной массой.
На фиг. 11.2 показано снижение рН ткани, замоченной в растворе 0,05%-ного пектина с различной молекулярной массой.
На фиг. 11.3 показано снижение рН ткани, замоченной в растворе 0,10%-ного пектина с различной молекулярной массой.
На фиг. 11.4 показано снижение рН ткани, замоченной в растворе 0,20%-ного пектина с различной молекулярной массой.
На фиг. 11.5 показано снижение рН ткани, замоченной в растворе 0,50%-ного пектина с различной молекулярной массой.
На фиг. 12.1 показан расход щелочи смесью 50% пектина с DE 93,4% и 50% пектина с DE 9,6%, растворенных при 70°С, и проведено сравнение с расходом щелочи отдельными компонентами.
На фиг. 12.2 показано снижение рН с течением времени указанной выше смеси, растворенной при 70°С, и проведено сравнение со снижением рН для отдельных компонентов.
На фиг. 13.1 показан расход щелочи смесью 50% пектина с DE 93,4% и 50% пропиленгликольальгината (PGA) с DE 55%, растворенных при 70°С, и проведено сравнение с расходом щелочи отдельными компонентами.
На фиг. 13.2 показано снижение рН с течением времени для указанной выше смеси, растворенной при 70°С, и проведено сравнение со снижением рН для отдельных компонентов.
На фиг. 14.1 показан расход щелочи смесью 50% пропиленгликольальгината (PGA) с DE 85% и 50% пектина с DE 9,6%, растворенных при 70°С, и проведено сравнение с расходом щелочи отдельными компонентами.
На фиг. 14.2 показано снижение рН с течением времени указанной выше смеси, растворенной при 70°С, и проведено сравнение со снижением рН для отдельных компонентов.
Наилучшие способы осуществления изобретения
Композиция для защиты кожи с регулируемой щелочностью в соответствии с настоящим изобретением содержит один или более полисахаридов карбоновых кислот с высокой DE, выбранных из группы, включающей в себя сложные эфиры пектина, простые эфиры этерифицированной целлюлозы, этерифицированную гидроксиэтилцеллюлозу, этерифицированную карбоксиметилцеллюлозу, этерифицированную гуаровую смолу, этерифицированную катионную гуаровую смолу, этерифицированную гидроксипропилгуаровую смолу, сложные эфиры крахмала и полимеризованные сложные эфиры сахара.
Полисахарид карбоновой кислоты с высокой DE обеспечивает быстрое снижение рН благодаря низкому содержанию имеющихся свободных карбоксильных групп. Так, если необходимо быстрое снижение рН, следует использовать полисахарид карбоновой кислоты с высокой DE. Этот факт можно использовать в ряде продуктов, предназначенных для применения для кожи людей или животных. Применения включают в себя, но не ограничиваются лосьонами, кремами, основами для кремов и мазей, масками для лица, продуктами для ухода за волосами, лосьонами для интимной гигиены, дезодорантами, продуктами для стомированных, продуктами для женской гигиены, продуктами для белья, солями для ванн, мылами, духами, продуктами из тканей с пропиткой и продуктами для бритья. Кроме того, такой пектин можно использовать в аналогичных продуктах для обработки животных.
В предпочтительном варианте осуществления согласно изобретению указанный полисахарид карбоновой кислоты с высокой DE представляет собой сложный эфир пектина, предпочтительно, сложный эфир пектина и алифатического, арилалифатического, циклоалифатического, или гетероциклического спиртов, более предпочтительно, сложный эфир метанола, этанола, пропанола или изопропанола, а наиболее предпочтительно, сложный эфир метанола.
Преимущество использования метиловых сложных эфиров пектина состоит в том, что такой эфир является природным. Однако, без привязки к теории, метиловые сложные эфиры пектина более склонны к отщеплению своей спиртовой части при деэтерификации. Сложные эфиры пектина и более высоких спиртов не столь подвержены щелочной деэтерификации.
В еще более предпочтительном варианте осуществления изобретения молекулярная масса указанного пектина находится в интервале от около 5000 до около 140000, более предпочтительно, в интервале от около 10000 до около 125000, наиболее предпочтительно, в интервале от около 10000 до около 40000.
Как показано в приведенном ниже примере 1, молекулярная масса пектина не влияет на расход щелочи, или на наблюдаемое снижение рН. Однако регулирование молекулярной массы пектина дает возможность регулировать количество пектина, которое можно растворить, или суспендировать в конечном продукте. Так, как описано более подробно в примере 11, низкомолекулярный пектин легче растворим, а вязкость полученного пектинсодержащего раствора меньше, чем в случае соответствующего раствора, содержащего более высокомолекулярный пектин. Этот факт можно использовать для получения сравнительно высококонцентрированного раствора пектина с подходящей низкой вязкостью, например, для использования в продуктах для обработки тканей. Пектин с молекулярной массой ниже приблизительно 40000 можно получить в концентрации свыше примерно 10%, не приводя при этом к неприемлемо высокой вязкости. Такой пектин можно было бы производить и продавать в виде концентрированного раствора с концентрацией пектина свыше 10%. Альтернативным образом, возможность получения раствора такого пектина с концентрацией выше 10% делает экономически осуществимой распылительную сушку подобных растворов.
Степень этерификации является показателем средней DE любого данного полисахарида. Регулируя распределение сложноэфирных групп в цепи полисахарида для получения либо статистического, либо блочного распределения сложноэфирных групп, можно получать полисахарид с локально более высокой, или более низкой DE. Как показано в примере 3, расход щелочи пектином с блочным распределением сложноэфирных групп аналогичен расходу щелочи соответствующим пектином со статистическим распределением сложноэфирных групп. Однако снижение рН для двух данных пектинов существенно больше в случае пектина, этерифицированного блочным образом, вероятно, из-за того, что такой пектин будет вести себя как пектин с более высокой средней DE. Таким образом, при обработке пектина, этерифицированного блочным образом, полигалактуразой, которая расщепляет пектин по не этерифицированным участкам, можно получить более низкомолекулярный пектин с повышенной DE.
Поэтому в альтернативном варианте осуществления композиции согласно изобретению сложноэфирные группы полисахарида распределены блочным образом.
В другом варианте осуществления композиции согласно изобретению сложноэфирные группы полисахарида распределены статистическим образом.
В другом предпочтительном варианте осуществления согласно изобретению композиция для защиты кожи с регулируемой щелочностью содержит смесь по меньшей мере одного полисахарида карбоновой кислоты с высокой DE, степень этерификации (DE) которого находится в интервале от около 70% до около 100%, более предпочтительно, от около 80% до около 100%, и по меньшей мере одного полисахарида карбоновой кислоты с низкой DE, степень этерификации (DE) которого находится в интервале от около 5 до около 70%, более предпочтительно, от около 5 до около 40%, наиболее предпочтительно, от 10 до около 35%.
Полисахарид карбоновой кислоты со сравнительно низкой DE обеспечивает большую способность расхода щелочи, или буферную способность.
Преимущество более высокой буферной способности заключается в способности пектина нейтрализовать начальную высокую концентрацию щелочи. Это является преимуществом, в особенности тогда, когда ткань недостаточно отработана для щелочного моющего порошка. Таким образом, сочетая полисахарид карбоновой кислоты с низкой DE и высокой DE, можно получить буферирование начального расхода щелочи с последующим снижением рН.
В предпочтительном варианте осуществления согласно изобретению любой из указанных полисахаридов карбоновых кислот с высокой DE и указанных полисахаридов карбоновых кислот с низкой DE выбирают из группы, включающей в себя сложные эфиры пектина, эфиры альгиновой кислоты, простые эфиры этерифицированной целлюлозы, этерифицированную гидроксиэтилцеллюлозу, этерифицированную карбоксиметилцеллюлозу, этерифицированную гуаровую смолу, этерифицированную катионную гуаровую смолу, этерифицированную гидроксипропилгуаровую смолу, сложные эфиры крахмала и полимеризованные сложные эфиры сахара.
В конкретном варианте осуществления изобретения любой из указанных полисахаридов карбоновых кислот с высокой DE и указанных полисахаридов карбоновых кислот с низкой DE представляет собой сложный эфир пектина, предпочтительно, сложный эфир пектина и алифатического, арилалифатического, циклоалифатического, или гетероциклического спиртов, более предпочтительно, сложный эфир метанола, этанола, пропанола, или изопропанола, а наиболее предпочтительно, сложный эфир метанола.
В более конкретном варианте осуществления согласно изобретению любой из указанных полисахаридов карбоновых кислот с высокой DE и указанных полисахаридов карбоновых кислот с низкой DE представляет собой пектин, молекулярная масса которого находится в интервале от около 5000 до около 140000, предпочтительно, в интервале от около 10000 до около 125000, наиболее предпочтительно, в интервале от около 10000 до около 40000.
В альтернативном варианте осуществления согласно изобретению любой из указанных полисахаридов карбоновых кислот с высокой DE и указанных полисахаридов карбоновых кислот с низкой DE представляет собой этерифицированную альгиновую кислоту.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения любая из указанных этерифицированных альгиновых кислот представляет собой эфир альгиновой кислоты и алифатического, ароматического, аралифатического, алициклического и гетероциклического спиртов, включая сложные эфиры, полученные из замещенных спиртов, такие, как эфиры двухвалентных алифатических спиртов, предпочтительно, этиленгликоль- или пропиленгликольальгинат. В патенте США № 5416206 описаны подходящие производные альгиновой кислоты и данная ссылка приведена здесь во всей полноте.
В следующем варианте осуществления согласно изобретению сложноэфирные группы любого из указанных полисахаридов карбоновых кислот с высокой DE и указанных полисахаридов с низкой DE распределены блочным образом.
В следующем варианте осуществления согласно изобретению сложноэфирные группы любого из указанных полисахаридов карбоновых кислот с высокой DE и указанных полисахаридов с низкой DE распределены статистическим образом.
В другом варианте осуществления изобретения композицию, содержащую по меньшей мере один полисахарид карбоновой кислоты, выбранный из группы, включающей в себя сложные эфиры пектина, эфиры альгиновой кислоты, простые эфиры этерифицированной целлюлозы, этерифицированную гидроксиэтилцеллюлозу, этерифицированную карбоксиметилцеллюлозу, этерифицированную гуаровую смолу, этерифицированную катионную гуаровую смолу, этерифицированную гидроксипропилгуаровую смолу, сложные эфиры крахмала и полимеризованные сложные эфиры сахара, используют для защиты кожи и/или регулирования щелочности.
В предпочтительном варианте осуществления согласно изобретению указанный полисахарид карбоновой кислоты представляет собой сложный эфир пектина, предпочтительно, сложный эфир пектина и алифатического, арилалифатического, циклоалифатического, или гетероциклического спиртов, более предпочтительно, сложный эфир метанола, этанола, пропанола, или изопропанола, а наиболее предпочтительно, сложный эфир метанола.
В другом варианте осуществления согласно изобретению указанный полисахарид карбоновой кислоты представляет собой пектин с молекулярной массой в интервале от около 5000 до около 140000, предпочтительно, в интервале от около 10000 до около 125000, наиболее предпочтительно, в интервале от около 10000 до около 40000.
В следующем варианте осуществления согласно изобретению указанный полисахарид карбоновой кислоты представляет собой этерифицированную альгиновую кислоту.
В следующем варианте осуществления согласно изобретения указанную этерифицированную альгиновую кислоту выбирают из группы, включающей в себя эфиры альгиновой кислоты и алифатического, ароматического, аралифатического, алициклического и гетероциклического спиртов, включая сложные эфиры, полученные из замещенных спиртов, таких, как сложные эфиры двухвалентных алифатических спиртов, предпочтительно, этиленгликоль- или пропиленгликольальгинат.
В следующем варианте осуществления согласно изобретению сложноэфирные группы указанного полисахарида распределены блочным образом.
В следующем варианте осуществления согласно изобретению сложноэфирные группы указанного полисахарида распределены статистическим образом.
В следующем варианте использования согласно изобретению по меньшей мере один из указанных полисахарида(дов) карбоновых кислот представляет собой полисахарид карбоновой кислоты с высокой DE, степень этерификации (DE) которого находится в интервале от около 70% до около 100%, более предпочтительно, от около 80% до около 100%.
В следующем варианте использования согласно изобретению по меньшей мере один из указанных полисахарида(дов) карбоновых кислот представляет собой полисахарид карбоновой кислоты с низкой DE, степень этерификации (DE) которого находится в интервале от около 5 до около 70%, более предпочтительно, от около 5% до около 40%, а наиболее предпочтительно, от около 10% до около 35%.
В следующем варианте осуществления использования композиции согласно изобретению указанная композиция включает в себя смесь по меньшей мере одного полисахарида карбоновой кислоты со степенью этерификации (DE) в интервале от около 70% до около 100%, более предпочтительно, от около 80% до около 100%, и по меньшей мере одного полисахарида карбоновой кислоты со степенью этерификации (DE) в интервале от около 5 до около 70%, более предпочтительно, от около 5% до около 40%, и наиболее предпочтительно, от около 10% до около 35%.
Композиция согласно изобретению подходит для использования в продуктах личного ухода.
В предпочтительном варианте осуществления указанные продукты предназначены для использования для кожи человека.
В другом варианте осуществления указанные продукты предназначены для использования для кожи животного.
В конкретном варианте осуществления согласно изобретению композицию для защиты кожи с регулируемой щелочностью используют в продукте, выбранном из группы, включающей в себя кремы для кожи, лосьоны для кожи, дезодоранты, духи, продукты для ухода за волосами, продукты для бритья, мыла и продукты соли для ванн.
В другом варианте осуществления согласно изобретению композицию для защиты кожи с регулируемой щелочностью используют в продукте, выбранном из группы, включающей в себя продукты для женской гигиены и прокладки.
Особенное преимущество настоящей композиции заключается в том, что она способна регулировать щелочность на поверхности, на которую ее наносят, в течение длительного времени. Как показано в примерах 5 и 8, полисахариды карбоновых кислот способны регулировать щелочность при многократных добавлениях щелочности. Это можно использовать, например, в дезодорантах, прокладках, или продуктах для женской гигиены, которые неоднократно подвергаются воздействию пота, разлагаемого микроорганизмами до щелочных веществ. Таким образом, при помощи продуктов согласно настоящему изобретению можно получить длительное эффективное регулирование щелочности.
В следующем варианте осуществления согласно изобретению композицию для защиты кожи с регулируемой щелочностью используют в продукте, выбранном из группы, включающей в себя продукты для стомированных и продукты для ухода за ранами.
В продуктах для стомированных следует использовать малорастворимый полисахарид, такой, как малорастворимый пектин, поскольку продукт для стомированных должен оставаться нерастворимым в течение длительного периода времени при орошении жидкостями тела. В данном конкретном случае сочетание пектина с низкой DE и низким рН привело бы к большей продолжительности срока службы продукта для стомированных при его использовании.
В конкретном варианте осуществления подобный малорастворимый пектин с низкой DE следует сочетать с более растворимым пектином, обладающим более высокой DE, для поддержания рН кожи ближе к оптимальному рН кожи, который составляет 5,5.
В еще одном варианте осуществления согласно изобретению композицию для защиты кожи с регулируемой щелочностью используют в продукте, выбранном из группы, включающей в себя продукты из пропитанных лосьоном тканей, продукты для обработки тканей и продукты для ополаскивания белья.
Материалы и методы
а) Экстракция пектина
Пектин экстрагируют, используя следующие стадии. Степень этерификации регулировали в интервале от около 76% до около 30% при помощи более короткой или более длительной продолжительности экстракции.
1. 15 литров воды нагревали до 70°С в резервуаре объемом 18 литров из нержавеющей стали с кожухом и снабженным мешалкой.
2. В воду добавляли 500 г высушенной цитрусовой кожуры или высушенных стружек свеклы и доводили рН до 1,7-1,8 добавлением 62%-ной азотной кислоты.
3. Экстракцию проводили при 70°С в течение 2-24 часов в зависимости от желаемой степени этерификации при перемешивании.
4. После экстракции содержимое резервуара фильтровали на воронке Бюхнера при использовании диатомарной земли для облегчения фильтрования.
5. Фильтрат подвергали ионному обмену при перемешивании, добавляя 50 мл смолы (Amberlite SR1L, выпускаемой Rohm&Haas) на литр фильтрата. Ионный обмен осуществляли в течение 20 минут при перемешивании.
6. Фильтрат, подвергнутый ионному обмену, фильтровали на воронке Бюхнера через ткань.
7. Фильтрованный фильтрат, подвергнутый ионному обмену, осаждали добавлением его к трем частям 80%-ного изопропанола при осторожном перемешивании.
8. Осадок собирали на нейлоновую ткань и отжимали вручную для удаления максимально возможного количества изопропанола.
9. Отжатый вручную осадок промывали один раз 60%-ным изопропанолом, а затем сушили при 70°С в сушильном шкафу при атмосферном давлении.
10. После сушки пектин измельчали.
b) Получение пектина со степенью этерификации ниже 30%
1. Отжатый осадок, полученный по методике а) пункта 8 суспендировали в 60%-ном изопропиловом спирте при 5°С.
2. Добавляли концентрированный раствор NaOH и перемешивали суспензию примерно в течение одного часа. Количество NaOH рассчитывали так, чтобы получить желаемую DE.
3. Осадок пектина отделяли на нейлоновой ткани и дважды промывали 60%-ным изопропиловым спиртом при рН 4.
4. Осадок пектина отделяли на нейлоновой ткани, сушили при 70°С и измельчали.
с) Получение пектина с различной молекулярной массой
1. Пектин, экстрагированный в соответствии с а), растворяли в деминерализованной воде примерно при 80°С, получая 5%-ный раствор.
3
2. После охлаждения раствора приблизительно до 25°С рН доводили до 5,50 при помощи NH.
3. Образцы холодного раствора обрабатывали пектинлиазой в концентрации, изменяющейся в интервале от 0 до 1300 микролитров на 10 литров раствора пектина.
4. Каждый образец своим ферментным составом в течение 1 часа при 25°С при перемешивании.
5. После обработки рН доводили до 2,50 и нагревали образцы при 80°С в течение 10 минут для дезактивации фермента.
6. Наконец образцы осаждали изопропиловым спиртом, промывали изопропиловым спиртом, сушили и измельчали.
d) Получение пектина со степенью этерификации свыше 80%
1. К 50 г пектина, полученного в соответствии с а), добавляли 2,5 г диметиламинопиридина, 100 мл метанола и 100 мл гептана в подходящей колбе и охлаждали смесь до минут 4°С.
2. К смеси по каплям прибавляли 15 мл тионилхлорида в течение 10 минут.
3. В течение примерно 24 часов смесь оставляли нагреваться приблизительно до 21°С.
4. Осадок фильтровали, дважды промывали сначала 60%-ным изопропиловым спиртом, а затем 100%-ным изопропиловым спиртом.
5. Осадок сушили примерно при 70°С.
е) Получение пектина с различным распределением сложноэфирных групп
1. Пектин, экстрагированный в соответствии с а), растворяли в деминерализованной воде примерно при 80°С, получая 2%-ный раствор.
3
2. Раствор охлаждали до 45°С и доводили рН до 4,5 при помощи NH.
3. К образцам добавляли 2-4% ферментного состава при перемешивании: растительную эстеразу (Collopulin) для блочной деэтерификации и бактериальную экстразу (Rheozyme) для статистической деэтерификации.
3
4. Мониторинг степени этерификации проводили методом титрования 2%-ным NH при постоянном рН 4,5.
3
5. После деэтерификации дезактивировали фермент, снижая рН до 2,5 при помощи HNO, а затем нагревая образец до 80°С в течение 10 минут.
6. Образец осаждали изопропиловым спиртом, промывали изопропиловым спиртом, сушили и измельчали.
f) Определение молекулярной массы (Mw) и внутренней вязкости (IV)
Для этого использовали высокоэффективную эксклюзионную хроматографию (HPSEC) с тройной детекцией.
Принцип:
Образец пектина фракционируют в соответствии с гидродинамическим объемом с использованием эксклюзионной хроматографии. После разделения образец анализируют при помощи системы с тройной детекцией, включающей в себя детектор показателя преломления (RI), детектор рассеяния лазерного излучения под прямым углом (RALLS) и дифференциальный вискозиметр. Данные от этих детекторов приводят к определению молекулярной массы (Mw) и внутренней вязкости (IR). Рассчитывают фактор Марка-Хоувинка, используя молекулярную массу и внутреннюю вязкость, полученные при помощи этого способа.
Материалы:
1. Насос модели 515, Waters, Hedehusene, Дания.
2. Дегазатор, Gynkotek, Polygen Scandinavia, Arhus, Дания.
3. Колоночный термостат, Waters, Hedehusene, Дания.
4. Автоматический пробоотборник с модулем приготовления образцов, Dionex Denmark, Rodovre, Дания.
5. 3 линейных колонки со смешанным слоем, Dionex Denmark, Rodovre, Дания.
6. Жидкая фаза: буфер - 0,3 М ацетат лития рН 4,8, Fluka Chemie AG, Buchs, Швейцария.
7. Двойной детектор, RI, Viscosimetry, Model 250, Viscotek, Хьюстон, Техас, США.
Способ:
Приблизительно 2 мг образца взвешивают в сосуде объемом 2000 мкл. Затем образец растворяют в автоматическом пробоотборнике по следующей схеме: прибавляют 8 мкл этанола, затем 1300 мкл ацетатного буфера (0,3 М, рН 4,8), образец нагревают до 75°С и перемешивают в течение 9,9 минут. 300 мкл состава разбавляют 900 мкл ацетатного буфера, затем перемешивают в течение 9,9 минут. Образец оставляют при комнатной температуре на 20 минут. 100 мкл образца впрыскивают при помощи полной петли разового дозатора на 100 мкл и скорости потока 0,8 мл/мин. На линии находятся два детектора, детектор рассеяния лазерного излучения под прямым углом (RALLS) и двойной детектор, состоящий из детектора показателя преломления и вискозиметра (Viskotek).
Значение удельного инкремента показателя преломления (dn/dc) для пектина устанавливают равным 0,144. Данные, полученные от детекторов, обрабатывают при помощи программного обеспечения tri-SEC (Viscotek).
g) Определение степени этерификации (DE) и галактуроновой кислоты (GA) в неамидном пектине
Принцип:
Этот способ относится к определению % DE и % GA в пектине, который не содержит амида и ацетатного сложного эфира.
Приборы:
1. Аналитические весы
2. Стеклянный лабораторный стакан, 250 мл, 5 штук
3. Мерный стакан, 100 мл
4. Вакуумный насос
5. Отсосная колба
6. Стеклянный тигельный фильтр № 1 (воронка Бюхнера и фильтровальная бумага)
7. Секундомер
8. Пробирка
9. Сушильный шкаф при 105°С
10. Эксикатор
11. Магнитная мешалка и якорьки
12. Бюретка (10 мл, точность ±0,05 мл)
13. Пипетки (20 мл: 2 штуки, 10 мл: 1 штука)
14. рН-метр/автоматическая бюретка или фенолфталеин
Реагенты:
1. Не содержащая двуокиси углерода вода (деионизированная вода)
2. Изопропанол (IPA), 60% и 100%
3. Хлористоводородная кислота (HCl), 0,5 N и дымящая 37%-ная
4. Гидроксид натрия (NaOH), 0,1 N (с точностью до четвертого знака, например, 0,1002), 0,5 N
3
5. Нитрат серебра (AgNO), 0,1 N
3
6. Азотная кислота (HNO), 3 N
7. Индикатор, фенолфталеин, 0,1%
Методика-определение % DE и % GA
(Подкисленный спирт: 100 мл 60%-ного IPA + 5 мл дымящей 37%-ной HCl)
1. Взвесить 2,0000 г пектина в стеклянном стакане объемом 250 мл.
2. Добавить 100 мл подкисленного спирта и перемешивать на магнитной мешалке в течение 10 мин.
3. Отфильтровать на сухом взвешенном стеклянном тигельном фильтре.
4. Промыть стакан полностью подкисленным спиртом 6×15 мл.
5. Промывать 60%-ным IPA, пока фильтрат не освободится от хлорида (приблизительно 500 мл).
6. Промыть 20 мл 100%-ного IPA.
7. Сушить образец в течение 2,5 часов при 105°С.
8. Взвесить тигель после сушки и остывания в эксикаторе.
9. Аккуратно взвесить 0,4000 г образца в стеклянном стакане объемом 250 мл.
10. Взвесить два образца для двойного определения. Отклонение между двойными определениями должно составлять макс. 1,5% по модулю.
11. Взвесить пектин приблизительно с 2 мл 100%-ного IPA и добавить приблизительно 100 мл не содержащей двуокиси углерода деионизованной воды при перемешивании на магнитной мешалке.
3
3
Проба на хлорид на беззольной и не содержащей влаги основе: перенести приблизительно 10 мл фильтрата в пробирку, добавить приблизительно 3 мл 3 N HNO и прибавить несколько капель AgNO. Фильтрат не содержит хлорида, если раствор прозрачный, в противном случае выпадет осадок хлорида серебра.
Теперь образец готов к титрованию либо при помощи индикатора, либо при использовании рН-метра/автоматической бюретки.
Методика-определение только % DE
(Подкисленный спирт: 100 мл 60%-ного IPA + 5 мл дымящей 37%-ой HCl)
1. Взвесить 2,00 г пектина в стеклянном стакане объемом 250 мл.
2. Добавить 100 мл подкисленного спирта и перемешивать на магнитной мешалке в течение 10 мин.
3. Отфильтровать на воронке Бюхнера через фильтровальную бумагу.
4. Промыть стакан 90 мл подкисленного спирта.
5. Промыть 1000 мл 60%-ного IPA.
6. Промыть приблизительно 30 мл 100%-ного IPA.
7. Сушить образец приблизительно в течение 15 минут на воронке Бюхнера при вакуумном отсасывании.
8. Взвесить приблизительно 0,4 г образца в стеклянном стакане объемом 250 мл.
9. Взвесить два образца для двойного определения. Отклонение между двойными определениями должно составлять макс. 1,5% по модулю. Если отклонение превышает 1,5%, тест необходимо повторить.
10. Смочить пектин приблизительно 2 мл 100%-ного IPA и добавить приблизительно 100 мл деионизованной воды при перемешивании на магнитной мешалке.
Теперь образец готов к титрованию либо при помощи индикатора, либо при использовании рН-метра/автоматической бюретки.
Примечание: Очень важно титровать образцы с % DE<10% крайне медленно, поскольку во время титрования образец будет растворяться очень медленно.
Титрование при помощи индикатора:
1
1. Прибавить 5 капель индикатора фенолфталеина и титровать 0,1 N NaOH до тех пор, пока не изменится цвет (отметить это как титр V).
2. Добавить 20,00 мл 0,5 N NaOH при перемешивании. Оставить ровно на 15 мин. При стоянии образец должен быть накрыт фольгой.
3. Добавить 20,00 мл 0,5 N HCl при перемешивании и перемешивать до исчезновения цвета.
2
4. Добавить 3 капли фенолфталеина и титровать 0,1 N NaOH до изменения цвета (отметить это как титр V).
Слепой опыт (проводят двойное определение):
1. Прибавить 5 капель фенолфталеина к 100 мл не содержащей двуокиси углерода или деионизированной воды (того же типа, который использовали для образца) и титровать в стеклянном стакане объемом 250 мл при помощи 0,1 N NaOH до изменения цвета (1-2 капли).
2. Добавить 20,00 мл 0,5 N NaOH и оставить образец, не трогая его, точно на 15 минут. При стоянии образец должен быть накрыт фольгой.
1
3. Добавить 20,00 мл 0,5 N HCl и 3 капли фенолфталеина и титровать 0,1 N NaOH до изменения цвета (отметить это как В). Максимальный объем, допустимый для титрования, составляет 1 мл 0,1 N NaOH. При титровании объемом более 1 мл, 0,5 N HCl нужно разбавить небольшим количеством деионизированной воды. Если у образца изменился цвет при добавлении 0,5 N HCl, 0,5 N NaOH нужно разбавить небольшим количеством не содержащей двуокиси углерода воды. Максимально допустимо такое разбавление водой, чтобы растворы находились в интервале от 0,52 до 0,48 N.
Титрование при помощи рН-метра/автоматической бюретки:
При использовании автоматической бюретки типа ABU 80 можно применять следующие установки:
Образец с
% DE<10
Слепой опыт
Зона пропорциональности
0,5
5
Задержка, сек
50
5
Скорость - V1
10
5
Скорость - V2
15
5
1
1. Титровать 0,1 N NaOH до рН 8,5 (отметить результат как титр V).
2. Добавить 20,00 мл 0,5 N NaOH при перемешивании и оставить образец стоять без перемешивания ровно на 15 минут. При стоянии образец должен быть накрыт фольгой.
3. Добавить 20,00 мл 0,5 N HCl при перемешивании и перемешивать до постоянного рН.
2
4. Затем титровать 0,1 N NaOH до рН 8,5 (отметить результат как титр V).
Слепой опыт (проводят двойное определение):
1. Титровать 100 мл не содержащей двуокиси углерода или деионизированной воды (того же типа, который использовали для образца) до рН 8,5 при помощи 0,1 N NaOH (1-2 капли).
2. Добавить 20,00 мл 0,5 N NaOH при перемешивании и оставить образец глухого опыта стоять без перемешивания ровно на 15 минут. При стоянии образец должен быть накрыт фольгой.
3. Добавить 20,00 мл 0,5 N HCl при перемешивании и перемешивать до постоянного рН.
1
4. Титровать до рН 8,5 при помощи 0,1 N NaOH (отметить это как В). Максимальный объем, допустимый для титрования, составляет 1 мл 0,1 N NaOH. При титровании объемом более 1 мл, 0,5 N HCl нужно разбавить небольшим количеством деионизированной воды. Если при добавлении 0,5 N HCl рН не снижается ниже 8,5, 0,5 N NaOH нужно разбавить небольшим количеством не содержащей двуокиси углерода воды. Максимально допустимо такое разбавление водой, чтобы растворы находились в интервале от 0,52 до 0,48 N.
Расчет:
t
1
2
1
- V=V+ (V-B)
2
1
1
- % DE (степень этерификации)={(V-B) х 100}/V
- % DFA (степень свободной кислоты)=100-% DE
t
- % GA* (степень галактуроновой кислоты) = (194,1×V×N×100)/400
194,1: молекулярная масса GA
N: уточненная нормальность для 0,1 N NaOH, используемого для титрования (например, 0,1002 N)
400: масса в мг промытого и высушенного образца для титрования
% Чистого пектина = {(промытое кислотой, высушенное количество пектина) × 100}/взвешенное количество пектина
h) Определение снижения рН
1. 1 г пектина растворяли в 100 г деионизированной воды при 70°С и при 20°С.
2. Раствор помещали в термостатированную водяную баню и непрерывно перемешивали.
3. Добавляли 0,1 М NaOH до рН в интервале от 9 до 10.
4. Регистрировали рН как функцию времени
i) Определение кривых титрования
1. 2 г пектина растворяли в 200 г деионизированной воды при 70°С и при 20°С.
2. Раствор помещали в термостатированную водяную баню при 25°С и непрерывно перемешивали.
3. К раствору добавляли 0,1 М NaOH и регистрировали рН как функцию добавленного 0,1 М NaOH.
Пропиленгликольальгинат - количественное определение сложноэфирных групп проводят методом омыления, описанным на страницах 169-172 “Quantitative organic analysis via functional groups”, 4
Edition, John Wiley and Sons Publication.
th
j)
1. Kelcoloid O, выпускаемый ISP Technologies, Inc. Этерификация: высокая - около 85%.
2. Сложный эфир манукола ER/K, выпускаемый ISP Technologies, Inc. Этерификация: высокая - около 80%.
3. Kelcoloid HVF, выпускаемый ISP Technologies, Inc. Этерификация: средняя - около 55%.
k) Изготовление лосьона и снижение рН в лосьоне
Лосьоны изготавливали в соответствие с композицией:
Таблица 2.1.1Состав лосьона
Ингредиент
Грамм
%
Примечания
Изопропилпальмитат
59
18,11
Waglinol 6016; производства Industrail Quimica Lasem SA; Spain
Эмульгатор
20
6,14
Emulium Delta; Gattefossé, Франция
Бензоат натрия
0,22
0,07
Аналитически чистый, производства Merck, Германия, 0,09% в воде
Сорбат калия
0,15
0,05
Аналитически чистый, производства Fluka, Швейцария, 0,06% в воде
Пектин
2,44
0,75
1,00% в воде, DE=81,7%
Дистиллированная вода
244
74,89
В сумме
325,81
100
рН лосьона:3-4
Поскольку рН невысок, лосьон можно консервировать при помощи обычных пищевых консервантов.
Способ 1:
1. Пальмитат и эмульгатор смешивали и нагревали до 75°С, чтобы расплавить эмульгатор.
2. Пектин и консерванты диспергировали в дистиллированной воде и нагревали до 75°С.
3. Горячую масляную фазу прибавляли к горячей водной фазе при перемешивании на магнитной мешалке.
4. Смесь охлаждали примерно до 30°С на охлаждающей бане при перемешивании и помещали в соответствующий контейнер.
Способ 2:
1. Пальмитат и эмульгатор смешивали и нагревали до 75°С, чтобы расплавить эмульгатор.
2. Пектин диспергировали в горячем расплаве. Пектин не растворим в масляной фазе и поэтому легко диспергируется в ней без образования комков.
3. Консерванты растворяли в дистиллированной воде и нагревали раствор до 75°С.
4. Горячую масляную фазу прибавляли к горячей водной фазе при перемешивании на магнитной мешалке.
5. Смесь охлаждали примерно до 30°С на охлаждающей бане при перемешивании и помещали в соответствующий контейнер.
Тест на промывание - Примечание: этот тест является только показательным. Точно определить рН невозможно
l) .
1. Кусок хлопчатобумажной ткани вырезали так, чтобы он помещался в чашку Петри.
2. Кусок хлопчатобумажной ткани замачивали в растворе пектина в дистиллированной воде и перемешивали на магнитной мешалке примерно в течение 5 минут.
3. Влажную ткань отжимали вручную и помещали в чашку Петри.
4. Ткань сушили в течение ночи в печи при 50°С.
5. Высушенную ткань смачивали 2 мл 0,001 М NaOH.
6. На ткань помещали полоску индикаторной бумаги (рН в интервале 1-11).
7. Регистрировали изменение цвета индикаторной бумаги с течением времени.
Примеры
Следующие примеры являются не ограничивающими.
Пример 1: Влияние молекулярной массы
Пять образцов с различной молекулярной массой, но с одинаковой DE, полученных из высушенной лимонной кожуры, титровали и регистрировали снижение рН с течением времени для образцов, растворенных при 70°С и 20°С, соответственно. Снижение рН определяли при 30-32°С. Титрование проводили при помощи 0,1008 М NaOH. Примечание «неустойчивый» относится к рН-метру, который при высоких значениях рН давал неустойчивое показание.
1. 97СР001-39-0: Mw=123000, DE=71,4%
Таблица 1.1Титрование и снижение рН для пектина с молекулярной массой 123000
2. 97СР001-39-1: Mw=108500, DE=71,4%
Таблица 1.2Титрование и снижение рН для пектина с молекулярной массой 108500
3. 97СР001-39-2: Mw=95000, DE=72,3%
Таблица 1.3Титрование и снижение рН для пектина с молекулярной массой 95000
4. 97СР001-39-4: Mw=71500, DE=71,6%
Таблица 1.4Титрование и снижение рН для пектина с молекулярной массой 71500
5. 97СР001-39-5: Mw=41500, DE-73%
Таблица 1.5Титрование и снижение рН для пектина с молекулярной массой 41500
Из фиг. 1.1 видно, что молекулярная масса пектина не оказывает влияния на расход щелочи.
Данные на фиг. 1.2 не предполагают, что изменение в снижении рН происходит вследствие изменения молекулярной массы. На практике это означает, что состав с регулируемым рН, полученный из пектина, можно сделать густым (высокая молекулярная масса), или жидким (низкая молекулярная масса), или по существу с любой вязкостью между этими двумя крайними случаями. Кроме того, если нужно увеличить расход щелочи, состав с низкомолекулярным пектином дает возможность повысить концентрацию пектина, не делая расходующий щелочь состав слишком вязким.
Из фиг. 1.3 видно, что температура растворения не изменяет снижения рН. Таким образом, независимо от молекулярной массы, пектиновый состав для регулирования рН можно делать либо горячим, либо холодным.
Пример 2: Влияние степени этерификации
Приготовили восемь образцов с различной степенью этерификации, изменяющейся в интервале от около 9 до 93%. Эти образцы получали из высушенной лимонной кожуры. Всех их титровали и регистрировали снижение рН с течением времени для образцов, растворенных при 70°С и 20°С, соответственно. Снижение рН определяли при 30-32°С. Титрование проводили с использованием 0,1008 М NaOH. Примечание «неустойчивый» относится к рН-метру, который при высоких значениях рН давал неустойчивое показание.
1. Образец с DE=9,6%
Таблица 2.1Титрование и снижение рН для пектина с DE=9,6%
2. Образец с DE=34,4%
Таблица 2.2Титрование и снижение рН для пектина с DE=34,4%
3. Образец с DE=71%
Таблица 2.3Титрование и снижение рН для пектина с DE=71%
4. Образец с DE=93,4%
Таблица 2.4Титрование и снижение рН для пектина с DE=93,4%.
На фиг. 2.1 показано, что один из пектинов отличается более высоким исходным рН, чем остальные. Обычно пектин нейтрализуют основанием щелочного металла до рН в интервале 3-4, или даже выше. Так делают, главным образом, для консервации пектина, но это также оказывает влияние на растворимость пектина. Однако, если переместить кривую для DE=9,6% выше, чтобы соединить ее с другими кривыми, картина становится ясной: при повышении DE и, следовательно, снижении галактуроновой кислоты, пектин может расходовать меньше щелочи. Таким образом, если пектин используют для нейтрализации щелочи, степень этерификации и исходный рН должны быть максимально низкими.
Для дальнейшей разработки данного пункта заявитель определяет буферную способность в виде мл 0,1 М NaOH, необходимых для повышения рН на 1 единицу рН, рассчитанного из самой крутой части кривой титрования.
Таким образом, приблизительные буферные способности, рассчитанные из фиг. 2.1, составляют:
- DE=9,6% и DE=34,4%: буферная способность около 26
- DE=71%: буферная способность около 12
- DE=93,4%: буферная способность меньше 6
На фиг. 2.2 показано значительное увеличение снижения рН при повышении степени этерификации.
На фиг. 2.3 показано аналогичное существенное влияние DE даже в том случае, когда пектин растворяют при 20°С. На данной фигуре показано, что при высоких DE рН в конечном итоге падает ниже 5,5.
Эти результаты сведены на фиг. 2.4, на которой снижение рН впервые проследили в течение примерно 130 минут. Очевидно, что снижение рН происходит в одинаковой степени вне зависимости от того, готовят ли горячий или холодный раствор пектина.
Для DE=93,4% время достижения рН 8 составляет 2 минуты, для DE=71% оно составляет 12 минут, для DE=34,4% время составляет 35 минут, а для DE=9,6% оно составляет 130 минут. Для достижения рН 7 разница даже больше. Пектин с DE=71 ведет себя примерно в 9 раз медленнее, чем пектин с DE=93,4, а пектин с DE меньше 71%, медленнее в 10 раз по сравнению с пектином, DE которого составляет 93,4%.
Таким образом, если требуется добиться быстрого снижения рН в результате образования щелочи, предпочтителен пектин с максимально высокой DE. С другой стороны, если необходимость требует более медленного снижения рН, то была бы предпочтительнее более низкая DE. Выбор пектина с определенной DE дает возможность снижать рН с определенной скоростью.
Другой аспект заключается в сочетании препаратов пектина с различной DE. Например, можно соединить пектин с низкой DE и пектин с высокой DE, чтобы добиться начального расхода щелочи, или буферной способности, и получить снижение рН за счет использования буферной способности.
Пример 3: Влияние распределения карбоксиметильных групп
Из высушенной лимонной кожуры изготавливали два образца. Один деэтерифицировали действием бактериальной пектиновой эстеразы, что приводило к статистическому распределению карбоксиметильных групп. Другой деэтерифицировали действием растительной пектиновой эстеразы, что приводило к блочному распределению карбоксиметильных групп. Образцы получали с одинаковой DE. Оба образца титровали и регистрировали снижение рН с течением времени для образцов, растворенных при 70°С и 20°С, соответственно. Снижение рН определяли при 30-32°С. Титрование проводили с использованием 0,1008 М NaOH. Примечание «неустойчивый» относится к рН-метру, который давал неустойчивое показание при высоких величинах рН.
1. Статистическое распределение карбоксиметила - DE=57,3%
Таблица 3.1Титрование и снижение рН для пектина с DE=57,3% со статистическим распределением
2. Блочное распределение карбоксиметила - DE=57,7%
Таблица 3.2Титрование и снижение рН для пектина с DE=57,7% и блочным распределением
Из фиг. 3.1 видно, что распределение карбоксиметильных групп в пектине не оказывает влияния на расход щелочи. Расходом щелочи управляет галактуроновая кислота.
На фиг. 3.2 показано различие в скорости снижения рН. На ней также показано, что одинаковое снижение рН достигается вне зависимости от того, в горячем или в холодном состоянии был растворен пектин.
На фиг. 3.3 показано снижение рН в течение первых 120-130 минут и при статистическом распределении сложноэфирных групп требуется примерно в 4 раз больше времени для достижения рН 8 по сравнению с блочным распределением сложноэфирных групп. Поскольку у этих двух препаратов пектина была практически одинаковая средняя DE, более быстрое снижение рН для блочного распределения сложноэфирных групп объясняется локальной концентрацией сложноэфирных групп. Таким образом, пектин с блочным распределением сложноэфирных групп будет вести себя как пектин с более высокой средней DE. На практике это важно, поскольку можно обрабатывать блочный пектин полигалактуроназой для увеличения DE, что являлось бы более простым способом получения пектина с высоким содержанием сложного эфира, чем при использовании метода повторного метилирования.
Пример 4. Влияние температуры
Снижение рН для одного образца с DE=71% и полученного из высушенной лимонной кожуры регистрировали при четырех различных температурах. Образец получали, растворяя пектин при 70°С, а затем охлаждая раствор до температуры регистрации. Эту температуру поддерживали при помощи термостатированной водяной бани.
1. Образец с DE=71%
Таблица 4.1Снижение рН для пектина с DE=71% при различных температурах
Из фиг. 4.1 видно, что скорость снижения рН увеличивается с ростом температуры. Скорость особенно возрастает при повышении температуры примерно выше 30°С.
Пример 5: Влияние многократных добавлений щелочи
Снижение рН для одного образца с DE=71% и полученного из высушенной лимонной кожуры регистрировали при температуре 25-27°С. Сначала рН повышали примерно до 10 действием 19 мл 0,1 М NaOH. При достижении образцом рН 6-7, рН снова повышали примерно до 10. Для этого потребовалась 1,1 мл 0,1 М NaOH. При достижении рН 6-7, рН повышали в третий раз примерно до 10, для чего потребовалась 1,2 мл 0,1 М NaOH. Образец получали, растворяя пектин при 70°С, а затем охлаждая раствор до температуры регистрации. Температуру поддерживали при помощи термостатированной водяной бани.
1. Образец с DE=71%
Таблица 5.1Многократное снижение рН для пектина с DE=71%
Из фиг. 5.1 видно, что скорость снижения рН остается неизменной после по меньшей мере трех циклов, в которых рН сначала повышается примерно до 10, затем после снижения рН повышается примерно до 10. После одного цикла DE уменьшается примерно до 66%, так что способность к продолжению снижения рН вызвана неполной деэтерификацией.
Таким образом, если щелочность появляется в виде импульсов, пектин способен снижать щелочность по меньшей мере три раза. Фактически, в одном опыте, который продолжался семь дней, 200 мл 1%-ного раствора пектина с DE=71% израсходовал 73 мл 0,1 М раствора NaOH. После этого промежутка времени DE снизилась до 9,1%.
Таким образом, 2 г пектина расходует 7,3 ммоль NaOH, что соответствует примерно 0,3 г NaOH. Это также означает, что образуется около 0,23 г метанола, что в сочетании с кислотным эффектом пектина может объяснить противомикробный эффект пектина.
Пример 6: Влияние концентрации пектина
Снижение рН для одного образца с DE=81,7% и полученного из высушенной лимонной кожуры регистрировали при температуре 30-32°С. Концентрация пектина составляла 0,05-2%. Образец получали, растворяя пектин при 70°С, а затем охлаждая раствор до температуры регистрации. Температуру поддерживали при помощи термостатированной водяной бани.
1. Образец с DE=81,7%
Таблица 6.1Снижение рН при различных концентрациях раствора пектина с DE=81,7%
Из фиг. 6.1 видно, что при концентрациях пектина свыше 1%, снижение рН, по-видимому, не зависит от концентрации пектина. Однако даже при очень низких концентрациях пектина имеет место явное снижение рН.
Пример 7: Снижение рН воды
Двуокись углерода растворима в воде, и данный опыт показывает, что рН деминерализованной воды снижается с течением времени в отсутствие пектина или других добавок. Температуру воды поддерживали при 25°С при помощи термостатированной водяной бани.
1. Деминерализованная вода
Таблица 7.1Снижение рН деминерализованной воды
На фиг. 7.1 показано, что примерно в течение 5 часов «естественное» снижение рН воды составляет около 0,5 единиц рН, так что допустима ошибка.
Пример 8: Пропиленгликольальгинат - влияние этерификации
Тестировали три образца со степенью этерификации, изменяющейся в интервале от около 55 до около 85%. Их всех титровали и регистрировали снижение рН с течением времени для образцов, растворенных при 70°С и 20°С, соответственно. Снижение рН определяли при 30-32°С. Титрование проводили с использованием 0,1008 М NaOH. Примечание «неустойчивый» относится к рН-метру, который при высоких значениях рН давал неустойчивое показание.
1. Kelcoloid O. Этерификация: высокая - около 85%
Таблица 8.1Титрование и снижение рН PGA с высокой DE
2. Сложный эфир манукола ER/K. Этерификация: высокая - около 80%.
Таблица 8.2Титрование и снижение рН PGA с высокой DE
3. Kelcoloid HVF. Этерификация: средняя - около 55%
Таблица 8.3Титрование и снижение рН PGA со средней DE
4. Влияние неоднократных добавлений щелочи
Снижение рН для одного образца, сложного эфира манукола ER/K, определяли при температуре 30-32°С. Сначала рН повышали примерно до 10 при использовании 4 мл 0,1 М NaOH. При достижении образцом рН 5-6 рН вновь повышали примерно до 10. Для этого потребовалось 2,5 мл 0,1 М NaOH. При достижении рН 5-6 рН повышали в третий раз примерно до 10, для чего потребовалось 2,0 мл 0,1 М NaOH. Когда рН достигал примерно 6, рН снова повышали примерно до 10, для чего потребовалось 1,5 мл NaOH. Образец получали, растворяя пектин при 70°С, и охлаждая затем раствор до температуры регистрации. Эту температуру поддерживали при помощи термостатированной водяной бани.
Таблица 8.4Многократное снижение рН PGA с высокой DE
Из фиг. 8.1 видно, что при повышении степени этерификации PGA, может расходоваться меньше щелочи.
Буферные способности рассчитывают для
- PGA с DE около 85%: около 4,1
- PGA с DE около 80%: около 5,7
- PGA с DE около 55%: около 8,1
Таким образом, PGA обеспечивает меньший буферный эффект по сравнению с пектином.
Из фиг. 8.2 видно, что, как и в случае пектина, PGA обеспечивает более быстрое снижение рН при повышении степени этерификации.
На фиг. 8.3 показано такое же существенное влияние этерификации даже в том случае, когда пропиленгликольальгинат растворяют при 20°С. Из этой фигуры видно, что при высокой DE рН в конечном итоге падает ниже 5.
На фиг. 8.4 показано, что снижение рН происходит в той же степени вне зависимости от того, горячим или холодным готовят раствор пропиленгликольальгината.
Пример 9: Влияние многократных добавлений щелочи к пропиленгликольальгинату
рН одного из образцов, сложного эфира манукола ER/K, регистрировали при температуре 30-32°С. Сначала рН повышали примерно до 10 действием 4 мл 0,1 М NaOH. При достижении образцом рН 5-6 рН снова повышали примерно до 10. Для этого потребовалось 2,5 мл 0,1 М NaOH. При достижении образцом рН 5-6 рН снова повышали в третий раз примерно до 10, для чего потребовалось 2,0 мл 0,1 М NaOH. Когда рН возрос примерно до 6, рН снова повышали примерно до 10, для чего потребовалось 1,5 мл NaOH. Образец получали, растворяя пектин при 70°С, а затем охлаждая раствор до температуры регистрации. Эту температуру поддерживали при помощи термостатированной водяной бани.
Таблица 9.1Многократное снижение рН для PGA с высокой DE
Из фиг. 9.1 видно, что снижение рН имеет тенденцию к замедлению после двух циклов.
Пример 10: Снижение рН лосьона
Снижение рН лосьонов, полученных в соответствии с двумя способами, описанными в “Материалы и Методы”, раздел 2.1, определяли, используя пектин примерно с DE=81,7%.
10 грамм лосьона суспендировали в 50 мл дистиллированной воды и доводили рН примерно до 10 действием 0,1 М NaOH. Концентрация пектина в суспензии: 0,125%. Температура: 30°С.
Таблица 10.1Снижение рН лосьонов
Может показаться, что растворение пектина в водной фазе перед смешиванием с масляной фазой приводит к более быстрому снижению рН. Однако, принимая во внимание, что кривая для пектина, растворенного в водной фазе, берет начало при немного более низком рН, две данные кривые почти идентичны. Таким образом, нет оснований предполагать, что один из способов получения лосьона влияет на эффект пектина.
Лосьоны тестировали 12 человек - 6 женщин и 6 мужчин, со следующими замечаниями со стороны лиц, принимающих участие в тестировании:
- Легко наносить на кожу.
- Не липкий.
- Не жирный.
- Смягчает кожу в течение одной минуты после применения.
- Смягчение кожи сохраняется по меньшей мере в течение 24 часов.
- Снимает кожный зуд в течение одной минуты после применения.
- Кожный зуд не проявляется снова в течение 24 часов.
- Эффективно борется с грибковым заболеванием ног по меньшей мере в течение 24 часов.
Лосьон также испытывали на собаке, у которой на носу появилась сыпь. Обработка носа данным лосьоном дважды в течение одного дня привела к видимому уменьшению сыпи. В результате двух аналогичных обработок в течение последующих двух дней сыпь уменьшилась до такой степени, что эту сыпь было трудно заметить.
Пример 11: Снижение рН ткани
Ткани готовили в соответствии с методом из “Материалы и Методы”, раздел 2.m.
Таблица 11.1Снижение рН ткани, замоченной в 0,01%-ном растворе пектина
Таблица 11.2Снижение рН ткани, замоченной в 0,05%-ном растворе пектина
Таблица 11.3Снижение рН ткани, замоченной в 0,10%-ном растворе пектина
Таблица 11.4Снижение рН ткани, замоченной в 0,20%-ном растворе пектина
Таблица 11.5Снижение рН ткани, замоченной в 0,50%-ном растворе пектина
Из фиг. 11.1-11.5 видно, что вне зависимости от концентрации пектина во время замачивания и вне зависимости от молекулярной массы пектина снижение рН совершенно одинаково.
Однако, при замачивании ткани в растворе пектина, высушенная ткань становится более жесткой. В таблице 11.1 приведен данный эффект:
Таблица 11.1Жесткость ткани в зависимости от концентрации пектина в растворе для замачивания и молекулярной массы пектина
Пектин, % в растворе для замачивания
Mw
123000
95000
415000
25000
0,01
Мягкая
Мягкая
Мягкая
Мягкая
0,05
Слегка мягкая
Мягкая
Мягкая
Мягкая
0,1
Приемлемая
Мягкая
Мягкая
Мягкая
0,2
Жесткая
Мягкая
Мягкая
0,5
Слишком жесткая
Жесткая
Приемлемая
Приемлемая
Из таблицы 11.1 видно, что по мере уменьшения молекулярной массы ткань может содержать больше пектина, не становясь неприемлемо жесткой.
Mw=123000 становится неприемлемо жесткой при концентрации в растворе для замачивания свыше 0,10%.
Mw=95000 становится неприемлемо жесткой при концентрации в растворе для замачивания свыше 0,20%.
Mw=41500 и Mw=25000 становится неприемлемо жесткой при концентрации в растворе для замачивания свыше 0,50%.
Промывание обычно осуществляют с использованием 16 литров воды. Если предположить, что порция промывания составляет 100 мл, то 0,01% пектина в промывном растворе соответствует 1,57%-ному раствору пектина. 0,05% Пектина в промывном растворе соответствует раствору 7,4%-ному пектина. 0,10% Пектина в промывном растворе соответствует 13,79%-ному раствору пектина. 0,20% Пектина в промывном растворе соответствует 26,47%-ному раствору пектина, а 0,50% пектина в промывном растворе соответствует 44,44%-ному раствору пектина.
Влияние на вязкость по Брукфилду таких растворов пектина представлено в таблице 11.2:
Таблица 11.2Вязкость пектина с различной молекулярной массой при различных концентрациях
Образец
%
Вязкость, сантипуаз
Примечание
Mw=123000
1,6
229
Растворился не полностью
4
12880
Mw=95000
1,6
99,5
Растворился не полностью
4
2840
Mw=41500
1,6
11,3
4
73,6
8
790
12
19200
Растворился не полностью
Mw=25000
1,6
7,8
4
29,2
8
270
12
3560
Густой, но растворился
16
26800
Растворился не полностью
Очевидно, что по мере снижения молекулярной массы пектин становится проще растворять и, кроме того, вязкость становится меньше. Это дает возможность промывной жидкости содержать больше пектина при меньшей порции промывной жидкости.
Для пектина с молекулярной массой 123000 максимальная концентрация пектина в промывной жидкости составляет около 2%, для пектина с молекулярной массой 95000 максимальная концентрация пектина в промывной жидкости составляет около 3%, для пектина с молекулярной массой 41500 максимальная концентрация пектина в промывной жидкости составляет около 10%, а для пектина с молекулярной массой 25000 максимальная концентрация пектина в промывной жидкости составляет около 12%.
Пример 12: Влияние смешивания пектиновых продуктов
Пектиновые продукты с DE 93,4% и 9,6%, соответственно, смешивали 1:1 и получали из данной смеси 100 г 1%-ного раствора нагреванием до 70°С. Определяли расход щелочи при 25°С и снижение рН с течением времени при 30-32°С. Титрование проводили с использованием 0,1008 М NaOH. Примечание «неустойчивый» относится к рН-метру, который давал неустойчивые показания при высоких значениях рН.
Таблица 12Титрование и снижение рН для пектиновых смесей
Из фиг. 12.1 видно, что смешивание пектина с высокой DE и пектина с низкой DE приводит к расходу щелочи, который находится в интервале между расходом щелочи отдельными компонентами.
Из фиг. 12.2 видно, что снижение рН с течением времени попадает в интервал между снижением рН отдельных компонентов с течением времени.
По сравнению с отдельными компонентами смесь пектина с высокой DE и пектина с низкой DE приводит к увеличению расхода щелочи по сравнению с чистым пектином с высокой DE и увеличению снижения рН по сравнению с пектином, имеющим низкую DE.
Пример 13: Влияния смешивания пектина с высоким содержанием сложного эфира и пропиленгликольальгината с низким содержанием сложного эфира.
Смесь 50% пектина, имеющего DE 93,4%, и 50% пропиленгликольальгината (PGA), имеющего 55% DE, растворяли при 70°С так же, как в примере 12, и сравнивали с расходом щелочи отдельными компонентами.
Таблица 13Титрование и снижение рН смеси пектина с высоким содержанием сложного эфира и пропиленгликольальгината с низким содержанием сложного эфира
Из фиг. 13.1 видно, что расход щелочи попадает в интервал между расходом щелочи отдельными компонентами, но использование смеси пектина с высокой DE и PGA со средней DE приводит к меньшему увеличению расхода щелочи, чем то, которое наблюдается в случае смеси пектина с высокой DE и пектина с низкой DE из примера 12.
Из фиг. 13.2 видно, что снижение рН смеси попадает в интервал между снижением рН отдельных компонентов. Однако даже относительно низкоэтерифицированный PGA приводит к более быстрому снижению рН, чем намного более высокоэтерифицированный пектин.
По сравнению с отдельными компонентами смесь дает повышение расхода щелочи по сравнению с одним пектиновым продуктом.
Пример 14: Влияние смешивания пропиленгликольальгината с высокой DE и пектина с низкой DE.
Смесь 50% пропиленгликольальгината (PGA), имеющего DE 85%, и 50% пектина с DE 9,6%, растворяли при 70°С так же, как в примере 12, и сравнивали с расходом щелочи отдельными компонентами.
Таблица 14Титрование и снижение рН смеси пропиленгликольальгината с высоким содержанием сложного эфира и пектина с низким содержанием сложного эфира
Из фиг. 14.1 видно, что расход щелочи смеси попадает в интервал между расходом щелочи отдельными компонентами.
Из фиг. 14.2 видно, что снижение рН с течением времени попадает в интервал между снижением рН отдельных компонентов.
По сравнению с отдельными компонентами смесь дает увеличение расхода щелочи по сравнению с одним пропиленгликольальгинатом и увеличение снижения рН по сравнению с одним пектином, имеющим низкую DE.