سدیم آلژینات چیست؟

این مقاله حاوی اطلاعات مفید و کاربردی در مورد سدیم آلژینات می باشد که می تواند موجب آگاهی و آشنایی شما با این ترکیب نمکی پرکاربرد شود. در این بخش با ساختار و خواص فیزیکی و شیمیایی این ماده آشنا شده و همچنین به بررسی فرایند تولید و کاربردهای آن پرداخته شده است.

سدیم آلژینات چیست و چه کاربردی دارد؟

سدیم آلژینات با فرمول شیمیایی C_۶H_۷NaO_۶)_n) یک ترکیب نمکی است که از سدیم آلژینیک مشتق شده است و در واقع نمک سدیم اسید آلژینیک است. این ماده به صورت طبیعی در دیواره سلولی جلبک های قهوه ای یافت می شود. آلژینات سدیم یک پلی ساکارید با زنجیره مستقیم آنیونی است که از واحد های تکرار شونده اسید ال-گلوکورونیک و اسید دی-مانورونیک تشکیل شده است که از طریق 1 تا 4 پیوند گلیکوزیدی به یکدیگر متصل شده اند. جلبک قهوه ای دریا منبع اصلی سدیم آلژینات می باشد. این ماده را می توان از انواع جلبک با هر گونه غلظت متفاوتی از آن به دست آورد.

خواص فیزیکی و شیمیایی آلژینات سدیم

سدیم آلژینات یک جامد پودری به رنگ سفید مایل به زرد است که تقریبا بدون بو و مزه می باشد. این ترکیب دارای خواص مختلفی مانند حساسیت به PH، غیر سمی بودن، زیست تخریب پذیری، آب دوست بودن، پلی آنیونی بودن و چسبندگی مناسب می باشد. این ترکیب در آب به آرامی حل می شود ولی در الکل و حلال های آلی، نامحلول است. دمای ذوب آن بیشتر از 300 درجه سانتیگراد و دمای جوش آن حدود 495 درجه سانتیگراد بوده و دانسیته آن حدود 1 گرم بر سانتیمتر مکعب می باشد.

روش تولید سدیم آلژینات

در دیواره سلولی جلبک های دریایی قهوه ای اسید های آلژینیک وجود دارد که منبع تولید آلژینات ها هستند. اسید آلژینیک موجود در دیواره سلولی این جلبک ها را به صورت نمک آن استخراج می کنند که منجر به تولید آلژینات ها می شود. این آلژینات ها به صورت آلژینات های سدیم، پتاسیم و کلسیم استخراج می شوند که آلژینات کلسیم در آب نامحلول است ولی آلژینات سدیم و پتاسیم در آب محلول می باشند. از میان این مشتقات، سدیم آلژینات دارای اولویت استخراج می باشد زیرا این نوع از آلژین در آب محلول بوده و قدرت جذب آب بالایی دارد.

آلژینات ها از نظر ساختار به دو دسته تقسیم می شوند یکی کو پلیمرهای خطی B-D مانورونیک اسید و a-L گولورونیک اسید می باشد که با پیوند های 1 به 4 متصل به یکدیگر شده اند. این اسیدها در آلژینات ها به صورت های همو پلیمری و هتروپلیمری آرایش می یابند و نسبت آنها نیز به عوامل مختلفی بستگی دارد. به عنوان مثال عوامل اقلیمی، نوع گونه جلبک، فصل برداشت و روش استخراج می توانند باعث ایجاد تفاوت هایی در این نسبت ها شوند. آرایش این مونوساکاریدها در زنجیره پلیمری بر میزان ویژگی ها و عملکرد محصول نهایی تاثیر فراوانی دارد.

روش قلیایی یکی از رایج ترین روش های استخراج آلژینات ها می باشد که در این روش از محلول 1 تا 9 درصد کربنات سدیم در آب داغ استفاده می شود. این روش با اینکه ساده و راحت می باشد اما دارای ایراداتی می باشد که برای مثال می توان به زمان استخراج طولانی، صرف انرژی زیاد و بازده پایین اشاره نمود. با توجه به این مشکلات و معایب و همچنین با توجه به کاربرد بسیار زیاد و قیمت بالای آلژینات ها نسبت به شرایط استخراج روش های نوین برای استخراج این آلژینات ها گسترش پیدا کرده است. از جمله روش هایی چون سیال فوق بحرانی، استخراج با کمک ماکروویو، فرایندهای فشار بالا، فراصوت، آنزیمی و استخراج های بر پایه تخمیر که این روش ها در مقایسه با روش های متداول دارای مزیت هایی مانند زیست سازگار بودن، کاهش مصرف حلال های شیمیایی، کاهش مصرف تجهیزات، گرادیان حرارتی کم تر، کاهش میزان مصرف انرژی و غیره می باشند.

مراحل استخراج آلژینات ها از ماکروجلبک های قهوه ای

مراحل استخراج آلژینات ها از ماکروجلبک های قهوه ای به صورت زیر می باشد:

1. آماده سازی اولیه جلبک ها

برای این کار جلبک ها را با آب شستشو داده و گل و لای و آلودگی های آن را از بین می برند سپس نمونه ها را خشک می کنند که این کار می تواند در دمای محیط باشد یا در آون خشک شوند. جلبک های خشک شده را با دستگاه، خرد کرده به صورت پودر در می آورند و تا زمان انجام عمل استخراج در فریزر نگهداری می شوند.

2. پیش تیمار اولیه جلبک ها

جلبک های پودر شده را در اتانول 85 درصد مخلوط می کنند که معمولا این نسبت 1 به 10 گرم بر میلی لیتر می باشد. این عمل به مدت 24 ساعت در دمای محیط به وسیله یک همزن مکانیکی همزده می شود و سپس با استفاده از سانتریفیوژ با 9000 دور در دقیقه به مدت 10 دقیقه عمل جداسازی انجام می شود. جامد جدا شده توسط استون، چند مرحله شستشو می شود و پس از آن نمونه ها جهت خشک شدن و خروج حلال از آن در دمای محیط قرار داده می شوند.

3. پیش تیمار اسیدی جلبک ها

پودر جلبک به دست آمده در محلول 0.1 مولار اسید هیدروکلریک به مدت 24 ساعت قرار داده می شود تا فاز جامد و مایع آن از هم جدا شوند سپس برای خنثی نمودن پی اچ محصول آن را با آب مقطر شستشو می دهند.

4. تیمار کردن جلبک ها

بدین منظور در روش متداول (روش قلیایی) نمونه های جلبک با محلول 2 تا 3 درصد کربنات سدیم به نسبت 1 به 20 گرم به میلی لیتر مخلوط شده و به مدت چندین ساعت در دمای بین 65 تا 90 در جه سانتیگراد روی همزن مغناطیسی قرار داده می شوند.

5. جداسازی و تغلیظ عصاره جلبک

بعد از تیمار کردن جلبک ها، عصاره جلبک با استفاده از سانتریفیوژ (9000 دور در دقیقه به مدت 10 دقیقه) جمع آوری شده و سپس توسط دستگاه روتاری در دمای 60 درجه سانتیگراد تغلیظ می گردد.

6. جداسازی و شستشوی آلژینات

برای جداسازی آلژینات ها از محلول مایع بدست آمده آن را با اتانول سرد مخلوط می کنند سپس آن را به مدت 24 ساعت در یخچال نگهداری می کنند تا پلی ساکاریدهای آلژینات رسوب کنند. سپس این رسوبات توسط دستگاه سانتریفیوژ جدا شده و با چندین مرحله با اتانول و استون شستشو داده می شوند.

7. خالص سازی آلژینات

برای خالص سازی آلژینات آن را در آب مقطر حل کرده و با استفاده از غشاهای مخصوص به مدت 3 الی 4 روز پالایش می شوند تا ناخالصی ها و نمک های موجود در آن جدا شوند.

8. خشک کردن آلژینات

برای خشک کردن مایع حاوی آلژینات از دستگاه های مختلفی از جمله خشک کن های پاششی، معمولی، انجمادی و غیره می توان استفاده نمود.

کاربردهای سدیم آلژینات

• در صنایع غذایی به عنوان تثبیت کننده، ژل کننده، ضخیم کننده و بهبود دهنده بافت
• در صنعت رنگ به عنوان غلیظ کننده رنگ های واکنشی در چاپ پارچه
• دندانپزشکی و پروتز
• داروسازی
• صنایع آرایشی
• صنعت نساجی
• جهت تولید خوراکی های رژیمی

نتیجه گیری

سدیم آلژینات از آنجایی که از جلبک های دریایی و به صورت طبیعی در دسترس است با داشتن ویژگی هایی چون عدم سمیت و زیست تخریب پذیر بودن و هزینه دستیابی به صرفه به عنوان یک ماده شیمیایی با ارزش در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده جهت مصرف در صنایع غذایی و دارویی دارای تاییدیه جهانی از سازمان غذا و دارو (FDA) می باشد.