Alginati
Biopolimeri > Biopolimeri A-Z > ➢ Polisaccaridi
Alginati
Negli ultimi anni sono stati fatti importanti progressi nella scoperta e nello sviluppo di nuovi polimeri batterici che hanno proprietà nuove e funzionali di interesse industriale. Questo interesse è stato stimolato dalle sue proprietà uniche e dall'opportunità di sviluppare nuovi materiali, che possono essere utilizzati per applicazioni specifiche nell'industria medica e farmaceutica. È il caso dell'alginato prodotto da batteri come l'Azotobacter vinelandii, un batterio del suolo non patogeno e azotofissatore, che costituisce un'importante famiglia di biopolimeri di interesse sia scientifico che tecnologico. Gli alginati sono polisaccaridi lineari costituiti da acido mannuronico, acido mannopiranosiluronico e acido gulopiranosiluronico, estratti dalle alghe brune. Il suo colore spazia dal bianco al giallo-marroncino. Questi polimeri sono polisaccaridi lineari, composti da quantità variabili di acidi (1-4) -β-Dmanuronico e dal loro epimero, acido α-L-guluronico. Gli alginati hanno un'ampia gamma di applicazioni, agendo ad esempio come stabilizzanti, addensanti o agenti gelificanti in vari campi industriali. Recentemente sono state individuate nuove applicazioni in ambito medico e farmaceutico. Ad esempio, è stato proposto che l'alginato con un'elevata percentuale di residui di mannuronato sia in grado di stimolare la produzione di citochine e quindi di potenziare la risposta immunitaria nell'uomo. Inoltre, è stato osservato che gli oligoguluronati sono in grado di modificare la struttura del muco che si forma in organi come i polmoni quando si verificano alcune infezioni batteriche, migliorando l'efficacia dei farmaci che vengono somministrati ai pazienti con malattie respiratorie. La produzione di alginato mediante fermentazione batterica risulta essere una strategia praticabile ed economicamente interessante. Da diversi anni il nostro gruppo di ricerca sta studiando l'effetto che diversi fattori di coltura hanno sulla sintesi e composizione dell'alginato prodotto da diversi ceppi di A. vinelandii. Quanto precede, al fine di proporre strategie di coltura cellulare per la sintesi di polimeri con specifiche caratteristiche chimiche e proprietà funzionali. Risultati. Attualmente sappiamo che l'ossigeno disciolto (DO) e le condizioni idrodinamiche giocano un ruolo importante nella definizione del peso molecolare dell'alginato. Ad esempio, in condizioni DO controllate è possibile manipolare il peso molecolare dell'alginato in un intervallo da 100 a 1000 kDa. Inoltre, sappiamo che condizioni di bassissimo trasferimento di ossigeno, determinate dall'agitazione del reattore o da variazioni di flusso, favoriscono la sintesi di polimeri ad altissimo peso molecolare (≥ 2 000 kDa), valori molto superiori a quelli osservati. prodotti commerciali. Inoltre, abbiamo appreso che i componenti del terreno di coltura influenzano il grado di acetilazione del polimero. È il caso del MOPS, un regolatore di pH utilizzato nei brodi di fermentazione. È stato riscontrato che concentrazioni di 13,6 mM di questo composto promuovono la sintesi dell'alginato con un alto livello di acetilazione e un'elevata viscosità in soluzione. Questi cambiamenti nelle proprietà reologiche del prodotto sono di particolare rilevanza in applicazioni specifiche nell'industria farmaceutica. Un altro parametro di coltura che influenza le caratteristiche chimiche dell'alginato è il tasso di crescita specifico. Studi del nostro gruppo di ricerca, sia in colture alimentate in modo esponenziale che in chemostato, rivelano che µ influenza significativamente l'edizione finale del polimero a livello di acetilazione e polimerizzazione dell'alginato. Le condizioni di fermentazione determinano in gran parte le caratteristiche degli alginati batterici. Quanto sopra sono solo alcuni esempi di cosa è possibile fare con la conoscenza generata sul territorio e apre nuove possibilità per progettare processi su misura per la sintesi di alginati, e quindi di alta qualità e valore aggiunto.
Applicazione alginati
Viene venduto in forma filamentosa, granulare o in polvere. I suoi derivati, chiamati alginati sono usati come addensanti e stabilizzanti nell'industria alimentare, farmaceutica e cosmetica. È un tipo di polimero molto versatile poiché può formare diversi tipi di sali, soprattutto con metalli alcalini e alcalino terrosi come sodio, potassio o calcio. È stato utilizzato nell'industria alimentare per lungo tempo per formare gel commestibili, come legante o addensante e come stabilizzante di emulsioni. La sua capacità di addensanti è dovuta al fatto che, disciolti in acqua, aumentano la viscosità della soluzione in cui si trovano; Sono spesso usati per fare salse o sciroppi. Possono essere utilizzati anche come leganti in quanto hanno un'elevata capacità di ritenzione idrica. Sono utilizzati come stabilizzanti, ad esempio, nella produzione di gelati, poiché riducono la formazione di cristalli di ghiaccio quando congelati. I gel di alginato possono essere di due tipi diversi, solubili in solventi polari come l'acqua, utilizzando alginato di sodio, o in solventi non polari, utilizzando alginato di calcio. Questi film possono essere utilizzati per conservare alimenti poco lavorati, ad esempio prodotti a base di pesce che contengono oli, poiché il film ne impedisce l'ossidazione. L'acido alginico è un acido poliuronico, insapore e insolubile in acqua fredda ma mostra una debole solubilità in acqua calda. Viene idrolizzato con difficoltà tramite acidi a caldo (sono note idrolisi con acido cloridrico, solforico e ossalico). Quando viene estratto, tramite triturazione, forma con l'acqua una gomma viscosa. L'acido alginico può assorbire fino a 200-300 volte la propria massa in acqua e fino al 60% della propria massa in sali, ed è dotato di attività ottica. Per aumentarne la solubilità viene utilizzato come sale di metalli alcalini.
Struttura
L'acido alginico è un copolimero lineare con blocchi omopolimerici di α-D-mannuronato (M) legati con legami covalenti 1-4 con residui del suo epimero β-L-guluronato (G) in differenti sequenze di blocchi. I monomeri possono essere blocchi omopolimerici di residui G consecutivi (blocchi G), blocchi di residui M consecutivi (blocchi M) o blocchi costituiti da residui M e G alternati (blocchi MG).
Sali dell’acido alginico
Gli alginati vengono estratti dalle alghe marine e raffinati. In tutto il mondo viene raccolta un'ampia gamma di alghe brune del phylum Phaeophyceae per essere convertite in materiale grezzo, alginato di sodio.
Fonte: https://it.wikipedia.org/wiki/Acido_alginico