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一文了解海藻酸钠

发布日期:2021/8/4 10:24:22
海藻酸钠(sodium alginate,SA)是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物,其分子由β-D-甘露糖醛酸(β-D-mannuronic,M)和α-L-古洛糖醛酸(α-L-guluronic,G)按(1→4)键连接而成,是一种天然多糖,具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性。海藻酸钠已经在食品工业和医药领域得到了广泛应用。

01 改性方式

海藻酸钠结构中含有大量的羟基和羧基,通过对海藻酸钠结构中羟基和羧基进行改性,使其溶解性、疏水性以及一些物理化学性发生改变,形成海藻酸钠衍生功能化合物,可拓宽其应用领域。目前,对于海藻酸钠羟基以及羧基的改性主要有氧化、磺化、接枝共聚、酯化和酰胺化等。

1、羟基的化学改性

羟基的化学改性涉及氧化、接枝共聚、磺化等,近年来海藻酸钠的氧化受到越来越多关注。氧化工艺中海藻酸钠在高碘酸钠催化下,糖基单元C2—C3断裂,对应的两个羟基氧化生成醛基。还有采用硝酸铈铵/硝酸作为氧化还原引发剂体系,将海藻酸钠与衣康酸通过自由基聚合生成聚海藻酸钠-g-衣康酸。通过优化聚合时间、聚合温度、衣康酸及海藻酸钠的浓度和引发剂用量获得了高得率接枝产物,接枝共聚效率最大能达到 97. 41%。

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2、羧基的化学改性

羧基的化学改性涉及酯化、酰胺化等,酯化反应是一种将烷基连接在分子上最常见的反应。很多研究者已采用该方法成功将海藻酸钠酯化,用来提高其疏水性。天然海藻酸钠在催化剂条件下可直接与醇发生酯化,为了提高海藻酸酯化率,醇必须过量。

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3、酰胺化改性

酰胺化是通过引入酰胺键对海藻酸钠进行修饰,酰胺化反应过程大致如下:通过加入HCl调节海藻酸钠溶液的pH 值至3. 4,随后添加适量EDC-HCl,反应10 min后,加入辛胺并室温反应24h,将反应后混合液醇沉,并透析、冻干后转化为目标产物。

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02 应用领域

食品工业

海藻酸钠是人体不可缺少的一种营养素——食用纤维,对预防结肠癌、心血管病、肥胖病以及铅、镉等在体内的积累具有辅助疗效作用,在日本被誉为“保健长寿食品”,在美国被称为奇妙的食品添加剂。它作为海藻胶的一种,以其固有的理化性质,能够改善食品的性质和结构。海藻酸钠具有低热无毒、易膨化、柔韧度高的特点,将其添加到食品中可发挥凝固、增调、乳化、悬浮、稳定和防止食品干燥的功能。海藻酸钠最主要的作用是凝胶化,即形成可以食用的凝胶体,近于固体,以保持成型的形状。

纺织行业

海藻酸钠在印染工业中用作活性染料色浆,优于粮食淀粉和其它浆料。印出的纺织品花纹鲜艳,线条清晰,给色量高,得色均匀,渗透性与可塑性均良好。海藻胶是现代印染业的最佳浆料,现已广泛应用于棉、毛、丝、尼龙等各种织品的印花,特别适用于配制拨染印花浆。中国纺织部门以海藻胶与淀粉混合或代替淀粉配制经纱浆料,不仅可以节约大量粮食,而且能使经纱的纤维不起毛,耐摩擦,断头率少,从而提高织布效率。海藻胶对棉纤维和合成纤维均有效。

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医药行业

药物载体——药物缓释系统、药物靶向系统

组织工程支架系统

抗菌材料及创伤敷料

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离子电池

通过混合两种天然聚合物瓜尔胶GG和海藻酸钠SA,制备得高离子电导率的复合水凝胶。(1)SA丰富的亲水功能羟基和羧基提高了GG/SA水凝胶的保水能力。(2) SA的加入提高了GG/SA水凝胶的离子电导率,使用GG/SA水凝胶的ZIBs比使用GG水凝胶的ZIBs具有更小的内部阻抗。(3) 相对于GG水凝胶,GG/SA水凝胶表现出更快的锌溶解/沉积动力学。

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资料来源于:

1、百度百科,知乎

2、食品工业——食品研发与进展

3、纺织工业——纺织品活性印染

4、医药领域——化工进展、医疗卫生进展

5、离子电池——Flexible and Anti-Freezing Zinc-ion Batteries Using a Guar-gum/Sodium-alginate/Ethylene-glycol Hydrogel.

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