アルギン酸 化学特性,用途語,生産方法
外観
白色～うすい黄褐色, 粉末
種類
アルギン酸塩などの種類
アルギン酸は、アルギン酸及び、その各種の塩として流通しています。流通している主な塩は、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、アルギン酸アンモニウムなどです。
アルギン酸の1価カチオン塩およびアルギン酸エステルは冷水・熱水によく溶けて、粘ちょうな水溶液となりますが、アルギン酸、アルギン酸カルシウムは、水に溶けません。
製品は、食品・医薬品・化粧品・繊維加工その他各種産業に用いられる業務用製品のほか、一般的な化学試薬としても少量より販売されています。
定義
本品は、種々の褐藻(Paeophyceae)からアルカリ抽出により得られる炭水化物である。
性質
図2. アルギン酸カルシウムのゲル化
アルギン酸は、天然の海藻から抽出・精製されているため、含まれるマンヌロン酸 (M) とグルロン酸 (G) の比率 (M/G比) や配列の仕方は原料の海藻によって異なります。物性的特徴としては、MとGが交互につながったブロックが最も柔軟性があり、Gからなるブロックは固い構造です。
アルギン酸のナトリウム塩は水溶性を呈しますが、Ca2+などの多価陽イオンを加えると、瞬時にイオン架橋が起きます。この際、架橋の網目構造に溶媒の水を取り込み、ゲル化 (ハイドロゲル化) します。
また、アルギン酸はアルカリで中和されると溶解するものの、低い pH では酸性の繊維状ゲルを形成します。これらのゲルの中で、分子間の結合をつくるのは主にMまたはGの繰り返し構造 (ホモポリマーブロック) ですが、ゲル強度を決めているのはGブロックの含有比率です。
溶解性
水に不溶。水酸化アルカリ溶液にやや可溶。
解説
levan gum．(C6H8O6)n．褐藻類の細胞間を充填する粘質多糖で，β-D-マンヌロン酸とα-L-グルロン酸の2種類のピラノース型ウロン酸が，おもに交互に(1→4)結合した直鎖状ポリウロン酸．細胞壁にカルシウムまたはマグネシウム塩として存在する．コンブ(マコンブ)Laminaria japonica Areshでは乾物量の60％ がアルギン酸塩で，褐藻類から希アルカリで抽出し，HClまたはCaCl2でゲル状に沈殿させて精製する．分子量は2～24万，融点約300 ℃．[α]D－120～－150°．酸性加水分解にははげしい条件を必要とする．繊維原料，食品添加剤，アイスクリームやシロップなどの粘度増加，乳化組織の安定剤，医薬品，化粧品などの乳化剤，粘滑剤，紙のにじみ止めなどに用いられる．また，アルギン酸繊維は手術糸など医療用に用いられる．[CAS 9005-32-7]
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森北出版「化学辞典（第2版）
解説
アルギン酸はカルシウム、マグネシウムその他の塩の形で褐藻（コンブ、ワカメなど）その他藻類に細胞壁粘質多糖として存在している。ある種の細菌は部分的に酢酸エステル化されたアルギン酸を分泌する。遊離のアルギン酸は水に不溶、アルカリに可溶。褐色藻の細胞壁のカルシウムやマグネシウム塩を希アルカリで抽出して調製する。
アルギン酸のナトリウム塩、カリウム塩、プロピレングリコールエステルは水溶性でアルギンとよばれる（狭義のアルギンはナトリウム塩をさす）。これらは水に溶けて粘稠(ねんちゅう)なコロイド溶液になるので多方面に利用される。ナトリウム塩は食品添加物としてアイスクリームやドレッシングの安定剤、ソフトドリンクの乳化剤、ジャムやマヨネーズの増粘剤などに、また医薬品として止血剤、軟膏(なんこう)などに、その他繊維加工剤、水性塗料にも使われる。アルギン酸ナトリウムにカルシウムイオンを作用させるとゲル化するので、アルギン酸繊維、人造イクラの製造などに、また、固定化酵素（不溶性の担体や高分子ゲルなどに固定した酵素のこと。酵素反応を連続的に行うことができ、反応後に酵素を回収することができる）の担体として利用される。
化粧品の成分用途
結合剤、皮膚コンディショニング剤、親水性増粘剤
効能
乳化剤, 賦形剤
化学的特性
Alginic acid is a tasteless, practically odorless, white to yellowishwhite,
fibrous powder.
使用
algin (alginic acid) is used in cosmetic formulations as a thickener, stabilizer, and gelling agent. It is obtained from different varieties of brown seaweed.
調製方法
Alginic acid is a hydrophilic colloid carbohydrate that occurs
naturally in the cell walls and intercellular spaces of various species
of brown seaweed (Phaeophyceae). The seaweed occurs widely
throughout the world and is harvested, crushed, and treated with
dilute alkali to extract the alginic acid.
定義
A polysaccharide composed of β,d-mannuronic acid residues linked so that the carboxyl group of each unit is free, while the aldehyde group is shielded by a glycosidic linkage. It is a linear polymer of the mannuronic acid in the pyranose ring form.
使用用途
アルギン酸およびその誘導体は、食品・医薬品・化粧品・繊維加工の他、幅広い用途に活用されています。食品分野では、小麦粉製品の品質改良材として利用が可能です。また、その他食品添加剤としても、アイスクリームやシロップなどの増粘剤、安定剤として用いられています。
ゲル化する性質を活かし、人造イクラや、香料や酵素を閉じこめるカプセルなどの加工も可能です。食品以外の生活用品用途は、、フィルム、繊維、水性塗料の製造やゲル化剤、紙のにじみ止めなどが挙げられます。
その他、錠剤の崩壊剤としても活用されています。これは、水には不溶でありながら、アルカリで中和されると溶解する性質を活かし、目的の消化器の中で薬効成分を放出するものです。医療分野での用途には、手術糸や、軟膏などが挙げられます。
応用例（製薬）
Alginic acid is used in a variety of oral and topical pharmaceutical
formulations. In tablet and capsule formulations, alginic acid is used
as both a binder and disintegrating agent at concentrations of 1–5%
w/w. Alginic acid is widely used as a thickening and suspending
agent in a variety of pastes, creams, and gels; and as a stabilizing
agent for oil-in-water emulsions.
Alginic acid has been used to improve the stability of
levosimendan.
Therapeutically, alginic acid has been used as an antacid.In
combination with an H2-receptor antagonist, it has also been
utilized for the management of gastroesophageal reflux.
安全性プロファイル
Moderately toxic by intraperitoneal route. When heated to decomposition it emits acrid smoke and irritating fumes
安全性
Alginic acid is widely used in food products and topical and oral
pharmaceutical formulations. It is generally regarded as a nontoxic
and nonirritant material, although excessive oral consumption may
be harmful. Inhalation of alginate dust may be an irritant and has
been associated with industrially related asthma in workers
involved in alginate production. However, it appears that the cases
of asthma were linked to exposure to unprocessed seaweed dust
rather than pure alginate dust. An acceptable daily intake of
alginic acid and its ammonium, calcium, potassium, and sodium
salts was not set by the WHO because the quantities used, and the
background levels in food, did not represent a hazard to health.
LD
50 (rat, IP): 1.6 g/kg
製造方法
アルギン酸は、全て海藻 (褐藻類) からの抽出によって製造されます。コンブやオオウキモ (ジャイアントケルプ) のような大型の種類が利用されており、天然の海藻の利用が中心です。一部、中国では養殖したコンブを原料としたアルギン酸の製造を行っています。
海藻に含まれているアルギン酸は、海水中のミネラルと塩をつくり、不溶性のゼリー状態で細胞壁間に充填されています。そのため、下記のような工程で、抽出・精製されます。
- 抽出
海藻にアルカリ性のナトリウム塩を加えて加熱し、アルギン酸の不溶性塩を水溶性のアルギン酸ナトリウムに置換して溶出させます。
- ろ過
不溶性成分を除きます。
- 析出
アルギン酸ナトリウムの水溶液に酸を加えて pH を下げ、再び不溶性のアルギン酸として析出させます。
- 乾燥
析出したアルギン酸を脱水した後よく洗浄し、乾燥させてアルギン酸を得ます。
貯蔵
Alginic acid hydrolyzes slowly at warm temperatures producing a
material with a lower molecular weight and lower dispersion
viscosity.
Alginic acid dispersions are susceptible to microbial spoilage on
storage, which may result in some depolymerization and hence a
decrease in viscosity. Dispersions should therefore be preserved with
an antimicrobial preservative such as benzoic acid; potassium
sorbate; sodium benzoate; sorbic acid; or paraben. Concentrations
of 0.1–0.2% are usually used.
Alginic acid dispersions may be sterilized by autoclaving or
filtration through a 0.22 μm filter. Autoclaving may result in a
decrease in viscosity which can vary depending upon the nature of
any other substances present.
Alginic acid should be stored in a well-closed container in a cool,
dry place.
純化方法
To 5g of acid in 550mL water containing 2.8g KHCO3 are added 0.3mL of acetic acid and 5g potassium acetate. EtOH is added to make the solution to 25% (v/v) in EtOH, and any insoluble material is discarded. Further addition of EtOH, to 37% (v/v), precipitated alginic acid. Collect the acid and dry it in vacuo. [Pal & Schubert J Am Chem Soc 84 4384 1962.]
不和合性
Incompatible with strong oxidizing agents; alginic acid forms
insoluble salts in the presence of alkaline earth metals and group III
metals with the exception of magnesium.
規制状況(Regulatory Status)
GRAS listed. Accepted in Europe for use as a food additive.
Included in the FDA Inactive Ingredients Database (ophthalmic
preparations, oral capsules, and tablets). Included in the Canadian
List of Acceptable Non-medicinal Ingredients. Included in nonparenteral
medicines licensed in the UK.
アルギン酸 上流と下流の製品情報
原材料
準備製品