Proizvodnja alginske kiseline u svijetu. Alginati u medicini i kozmetologiji. Alginska kiselina e400

Alginske kiseline (od lat. alga - morska trava, alge) su polisaharidi čiji su molekuli izgrađeni od ostataka β-D-manuronske i β-L-guluronske kiseline, koji su u obliku piranoze i povezani u linearne lance. glikozidnim vezama. Blokovi polimanuronske kiseline daju viskoznost rastvorima alginata, blokovi guluronske kiseline su odgovorni za čvrstoću gela i specifično vezivanje jona dvovalentnih metala. Alginati su amorfne bezbojne ili blago obojene tvari. Slabo rastvorljiv u hladnoj vodi, rastvorljiv u toploj vodi i alkalnim rastvorima; kada se zakiseli, rastvori formiraju gelove. Alginati se mogu dobiti iz više od 300 vrsta smeđih algi, čiji su strukturni elementi ćelijskih zidova, posebno iz Laminaria hyperborea, Macrocystis pyrifera i Ascophyllum nodosum, u manjoj mjeri iz L. digitata, L. japonica, Ecklonia maxima, Lessonia nigrescens i neke vrste Sargassum.

Primjena alginata

Soli alginskih kiselina - zgušnjivači, stabilizatori suspenzija i pasta. Hidrofobna svojstva alginata netopivih u vodi koriste se u proizvodnji vodootporne pređe, tkanina i kožne odjeće. Alginati se koriste u tekstilnoj industriji za zgušnjavanje boja. U industriji celuloze i papira koristi se za završnu obradu papira. U prehrambenoj industriji za kapsuliranje, čime se produžava rok trajanja proizvoda, sredstvo za zadržavanje vlage koje reguliše aktivnost vode u proizvodu i na taj način sprečava isušivanje. Dodavanje 0,1-0,2% natrijum alginata u sosove, majoneze i kreme poboljšava njihovo mućenje, ujednačenost i sprečava raslojavanje. Unošenjem 0,1-0,15% natrijum alginata u džemove i džemove sprečava se njihovo zašećerenje. Sredstva za želiranje u proizvodnji sladoleda i drugih mliječnih proizvoda. Koristi se u proizvodnji farmaceutskih i kozmetičkih proizvoda.

Alginske kiseline i alginati imaju niz izvanrednih osobina koje im omogućavaju upotrebu u medicini:

• - svojstva jonske izmjene koja su u osnovi zaštite tijela od soli teških metala;
• - sposobnost eliminacije radionuklida;
• - antialergijska i imunomodulatorna svojstva povezana sa sposobnošću apsorpcije imunoloških kompleksa, imunoglobulina E, stimulišu lučenje imunoglobulina A;
• - sposobnost obnavljanja funkcionalne aktivnosti makrofaga, što osigurava njihovu antimikrobnu, antifungalnu i antivirusnu aktivnost;
• - izraženo regenerativno i citoprotektivno djelovanje za oštećena tkiva;
• - antirefluksno djelovanje;
• - visoka sorpciona aktivnost;
• - djelovanje koje obnavlja i stimulira pokretljivost crijeva i omotajuće djelovanje zbog oticanja u lumenu gastrointestinalnog trakta;
• - slab osmotski laksativni efekat.

Predstavljamo vam brojne članke o jedinstvenim ljekovitim svojstvima morskih algi (na osnovu istoimene knjige L.A. Zubova, kandidata medicinskih nauka)

• Dragocjene tvari - mikro i makro elementi, vitamini u algama.
• Prevencija nedostatka joda ili ishrana štitne žlezde.
• Pomozite imunološkom sistemu, imunoregulatorima. Prevencija alergija.
• Upotreba pripravaka od algi za liječenje želuca, kod bolesti gastrointestinalnog trakta.

Alginati. Upotreba alginske kiseline u farmakologiji.

U 19. veku naučnici su prvi otkrili da neke morske biljke sadrže alginsku kiselinu. Nekoliko godina kasnije, ova kiselina je nazvana alga. Zahvaljujući ovom polisaharidu, morski kelj ima mnoga ljekovita svojstva. Laminaria sadrži 15 do 30% alginske kiseline. Alginska kiselina, kao i drugi polisaharidi prirodnog porijekla - celuloza, pektini, škrob, ima mnoga korisna svojstva, ali se istovremeno odlikuje i svojim jedinstvenim svojstvima.

Šta je s ovom alginskom kiselinom?

Alginska kiselina je polisaharid. Široka upotreba morskih polisaharida je posljedica takvih svojstava kao što su sposobnost bubrenja, kao što su viskoznost, interakcija s različitim strukturama. Alginska kiselina je dugačak lanac poliuronskih kiselina koje čine vlakna algi. Ova vlakna se sastoje od dvije monomerne jedinice - guluronske i manuronske kiseline u različitim omjerima. Vlakna algi se ne probavljaju i izlučuju se kroz crijeva. Alginska kiselina je nerastvorljiva u većini organskih otapala, uključujući vodu, kao i drugi prirodni polimeri. Alginati, soli alginske kiseline, ponašaju se drugačije. Kalijum alginat, natrijum alginat i magnezijum alginat su veoma rastvorljivi u vodi i formiraju viskozne rastvore. Ovo svojstvo alginata omogućava im da se koriste kao zgušnjivači, stabilizatori u proizvodnji prehrambenih proizvoda i lijekova. Ako se natrijum apginat doda jonima kalcijuma, lako se formira gel. Alginska kiselina takođe ima sposobnost da adsorbuje vodu koja je 300 puta teška od sopstvene.

Svojstva jonske izmjene su ista za alginsku kiselinu. Otkriveni su redovi kationa kako bi se povećao njihov odnos s alginskom kiselinom - ako se neki kation jače veže za nju, onda istiskuje drugi kation iz spoja. Na primjer, kationi bakra, olova, stroncijuma, barija imaju veći afinitet od kationa kalcija za alginsku kiselinu, tako da će kationi kalcija biti istisnuti iz kalcijevog apginata od strane kationa olova, a potonji će se sami čvrsto vezati za alginsku kiselinu.

Smeđe morske alge jedini su izvor za proizvodnju alginske kiseline. Svake godine na planeti se proizvede 25 hiljada tona alginske kiseline. Alginska kiselina i njeni derivati ​​našli su primenu u parfimeriji i kozmetici, medicini, vinarstvu, tekstilnoj, prehrambenoj i drugim industrijama.

Nedavno je potražnja za alginatima u medicini dramatično porasla. U medicini se alginati koriste kao biološki aktivne supstance u medicinskim preparatima ili pomoćne supstance za gotove lekove. Zbog svojstva alginata da bubre u vodi i formiraju otopine slične gelu. koriste se kao dezintegranti u sastavu tableta, čime se povećava apsorpcija tableta u gastrointestinalnom traktu. Apginska kiselina se koristi u 20% tabletiranih lijekova. "Pentalgin", na primjer, tokom skladištenja brzo cementira, pa se vrijeme njegovog rastvaranja u želucu povećava na 60 minuta, a glavobolju moramo brzo ukloniti. Kada se Pentalginu doda alginska kiselina, vrijeme rastvaranja se smanjuje na 6-10 minuta.

Najpogodniji oblik za lijekove su kapsule, želudačni sok ne uništava lijek, a apsorbira se kroz crijeva u potpunosti. U proizvodnji kapsula obično se koristi želatina, ali ako se želatinskoj masi dodaju alginati, dobijaju se kapsule selektivne rastvorljivosti u predjelima gastrointestinalnog trakta neophodnih za lijek, dok lijekovi imaju izraženo djelovanje i pomažu u slabljenju učinak želučanog soka na aktivne komponente lijeka. U isto vrijeme, cijena alginske kiseline i njenih soli mnogo je niža od ostalih biljnih ekstrakata koji se koriste u proizvodnji lijekova. Komponente algi mogu u potpunosti zamijeniti skupe ekstrakte. U stomatologiji se natrijev alginat koristi za uklanjanje otisaka zuba u proizvodnji proteza.

Ova i mnoga druga svojstva alginata se uspješno koriste u farmaciji. U narednim člancima govorit ćemo o tome kako derivati ​​alginske kiseline pomažu u održavanju zdravlja u nepovoljnoj ekološkoj situaciji, štite od modernih bolesti – onkoloških, gastrointestinalnih, kardiovaskularnih, bubrežnih i jačaju imunitet.

Morske alge, uglavnom smeđe - alge, fukus, spirulina, izvor su supstanci koje se koriste u raznim industrijama, uključujući medicinu i kozmetologiju. Među tvarima koje su našle primjenu u sastavu raznih terapeutskih i profilaktičkih lijekova i kozmetike, može se navesti agar, alginska kiselina i njene soli, manitol.

Od otkrića alginske kiseline u algama, mnoga ljekovita svojstva morskih algi pripisuju se prisustvu ove kiseline. Osim alginske kiseline, alge su bogate i drugim biološki aktivnim tvarima: elementima u tragovima, vitaminima.

Alginska kiselina je polisaharid, izgrađen od ostataka uronske kiseline - manurske i guluronske. Alginske kiseline su nerastvorljive u vodi, ali su visoko higroskopne, odnosno sposobne su da vežu velike količine vode. Soli alginske kiseline (natrijum, kalijum, magnezijum alginati) se otapaju u vodi i formiraju viskozne rastvore. Ovo svojstvo omogućava upotrebu alginata kao zgušnjivača, stabilizatora, veziva u proizvodnji prehrambenih proizvoda, kao pomoćnih sredstava koja ubrzavaju apsorpciju određenih oblika doziranja u gastrointestinalnom traktu, kako bi se kozmetičkim proizvodima dala određena konzistencija. Osim toga, alginati su i dobavljači aktivnih bioloških supstanci u sastavu medicinskih i kozmetičkih preparata.

Upotreba alginata u medicini.

Alginati su važni za medicinsku praksu, jer imaju sposobnost da spriječe razvoj mnogih bolesti – onkoloških, kardiovaskularnih, bubrežnih, gastrointestinalnih, te su u stanju da ojačaju imuni sistem.

Imunostimulirajući učinak alginata povezan je s aktivacijom fagocitoze (koja pojačava antivirusne i antimikrobne reakcije), s adsorpcijom viška količine imunoloških kompleksa u krvi (čime se sprječava razvoj upalnih i alergijskih reakcija). Alginati povećavaju barijernu funkciju kože i sluzokože respiratornog i gastrointestinalnog trakta u odnosu na patogeno djelovanje mikroorganizama stimulirajući sintezu antitijela (imunoglobulina A) lokalne specifične zaštite. Stimulišući fagocitozu, imaju i antitumorski efekat. Soli alginske kiseline su sorbenti holesterola i masnih kiselina, čime se eliminišu glavni mogući uzroci ateroskleroze. Alginati su u stanju da vežu i uklanjaju jone teških metala iz tela, obezbeđujući efekat protiv zračenja. Uključuju se i u preparate za liječenje peptičkih ulkusa gastrointestinalnog trakta, jer su u stanju da zaustave krvarenje, imaju antacidna svojstva i podstiču zacjeljivanje peptičkih ulkusa. Za liječenje rana različitog porijekla, opekotina, trofičnih ulkusa, proizvode se obloge s alginatnom prevlakom. Takvi zavoji imaju drenažna svojstva, ubrzavaju čišćenje rane, štite ranu od infekcije i ozljeda, doprinose povoljnom toku procesa rane i zacjeljivanju.

Upotreba alginata u kozmetologiji.

Soli alginske kiseline glavne su komponente alginatnih maski koje se široko koriste u salonskim programima za njegu kože lica i tijela. Alginati su prah koji se neposredno prije nanošenja maske razrjeđuje vodom ili posebnim serumom dok se ne dobije kremasta konzistencija. Maska se nanosi na područje njege, stvrdnjavanja, maska ​​formira gumeni film nepropusni za zrak i plin koji fiksira konture lica i tijela. Zatim se ovaj film pažljivo uklanja u jednoličnom sloju. Na lice i vrat maska ​​se nanosi po masažnim linijama lopaticom odozdo prema gore, dok maska ​​popunjava sve nepravilnosti kože, pruža izražen lifting efekat, smanjuje bore na čelu, vratu i nasolabijalnom području. nabori.

Alginatne maske u čistom obliku imaju pozitivne kozmetičke efekte: zatežu kožu, poboljšavaju cirkulaciju, zaglađuju mimičke bore, ali uvođenjem dodatnih bioloških komponenti (eterična ulja, ekstrakti ljekovitog bilja, kolagen, protuupalne tvari itd.) u njih omogućava postizanje veće efikasnosti njihovog korišćenja. Ovisno o aktivnim komponentama koje se unose u sastav, alginatne maske mogu pretežno imati hranljiva, hidratantna, pročišćavajuća, izbjeljivačka svojstva, djelovati protiv starenja, anticelulita i druga.

Najvažnije svojstvo alginatnih maski je njihova sposobnost da pojačaju učinak i povećaju protok aktivnih tvari u duboke slojeve kože seruma koji se nanosi ispod alginatne maske. Stoga će izbor seruma određenog smjera u velikoj mjeri odrediti konačni rezultat postupka, na primjer, hidratantni serum ili serum protiv bora povećat će učinkovitost postupka hidratacije, odnosno liftinga. Alginatne maske mogu biti završna faza procedura kao što su mezoterapija, fotorejuvenacija, piling za uklanjanje iritacije kože.

Materijali korišteni u pripremi članka:
• 1. Bogdanova T.Ya., Kashkin A.P. i dr. Alginska kiselina u zaraznim bolestima // St. Petersburg: NIIVS.
• 2. Zubov L.A., Savelyeva T.A. Ljekoviti dar mora // Arkhangelsk: AOWC, 1997.

Opis

Alginska kiselina je nerastvorljiva u vodi i u većini organskih rastvarača. Jedan dio alginske kiseline adsorbira 300 masenih dijelova vode, što dovodi do njene upotrebe kao zgušnjivača u prehrambenoj industriji, posebno u pripremi sladoleda, sirupa, umaka i sireva.

Alginska kiselina je heteropolimer formiran od dva ostatka poliuronske kiseline (D-manuronske i L-guluronske) u različitim omjerima, koji variraju ovisno o specifičnoj vrsti algi. Alginati se u ljudskom tijelu ne probavljaju i izlučuju se kroz crijeva.

Alginska kiselina i alginati se široko koriste u medicini (kao antacid) i kao aditivi u hrani (zgušnjivači).

Alginati

Soli alginske kiseline - alginati, posebno natrijum alginat (E401), kalijum alginat (E402) i kalcijum alginat (E404) koriste se kao aditivi za hranu.

Kalijum i natrijum alginati formiraju koloidne rastvore u vodi, za razliku od nerastvorljive alginske kiseline. Dodavanje vodenih rastvora natrijum alginata rastvorima koji sadrže jone kalcijuma (npr. kalcijum hlorid) dovodi do stvaranja nerastvorljivih gelova kalcijum alginata. Ovo svojstvo alginata koristi se za stvaranje mikrokapsula i umjetnih ćelija, kao i za stvaranje nekih prehrambenih proizvoda (na primjer, umjetni crveni kavijar na bazi alginata). Pokazana je uspješna upotreba alginatnih kapsula koje sadrže žive bakterije - probiotike za njihovu dostavu u crijeva.

U stomatologiji se alginat sa aditivima koristi kao masa za otisak - za izradu otiska vilice, uz dalje izlivanje gipsanog modela. U slične svrhe koriste se i silikonske mase za otiske.

Alginate karakteriziraju sljedeće vrste biološke aktivnosti:

• antimikrobno djelovanje, suzbijanje aktivnosti fakultativne flore (kandida i stafilokoki);
• održavanje prirodne crijevne mikroflore;
• hemostatski učinak (hemostatski, zbog čega su učinkoviti kod erozivnih i ulcerativnih procesa u gastrointestinalnom traktu);
• poboljšanje motoričke funkcije crijeva (što doprinosi prevenciji zatvora);
• omotavajuća akcija;
• slabljenje patoloških refleksa, uključujući one boli;
• usporavanje brzine apsorpcije glukoze iz tankog crijeva;
• imunomodulatorno djelovanje;
• hipolipidemijski učinak (smanjenje razine aterogenih frakcija krvi, prevencija ateroskleroze);
• antitoksično i antiradijacijsko djelovanje - efikasno i sigurno vezivanje teških metala (olovo, živa), radioaktivnih jedinjenja (cezijuma, stroncijuma) i njihovo uklanjanje iz organizma.

Alginske kiseline- glavna strukturna komponenta staničnih zidova smeđih algi laminaria ,macrocystis pyrifera ,Fucus ,Phaeophyta i dr.. Sadržaj alginskih kiselina u smeđim algama može biti 20 - 40% masenog udjela u zračno suhim sirovinama. Alginsku kiselinu proizvode i neke vrste bakterija, uglavnom predstavnici rodova Azotobacter vinelandii i Pseudomonas .

Istorijat. Alginske kiseline su prvi put izolovane prije više od 100 godina iz nekoliko smeđih algi, a kasnije su ovi polisaharidi pronađeni u svim vrstama smeđih algi, bez izuzetka, gdje su sastavni dio ćelijskog zida i međućelijske tvari.

1982. godine, prilično neočekivano, alginske kiseline su otkrivene u vrsti vapnenačkih crvenih algi koje pripadaju porodici Dakle r a llina ceae . U radovima Usova A.I. sa saradnicima pokazalo se da je prisustvo alginata zaista odlika predstavnika ove porodice. Ovi polisaharidi nisu pronađeni u drugim biljkama.

Potvrda

Za industrijsku proizvodnju alginskih kiselina koriste se smeđe morske alge, uglavnom iz roda laminaria ( laminaria) i makrocistis ( macrocystis). Biomasa algi se prethodno tretira razrijeđenom vodenom otopinom mineralne kiseline kako bi se uklonila jedinjenja male molekularne težine, dvovalentni kationi i povezani polisaharidi topljivi u vodi (laminarin, fukoidin). Alginske kiseline iz prečišćene biomase ekstrahuju se rastvorom sode ili lužine i talože iz ekstrakta etil alkoholom, zakiseljavanjem ili pretvaranjem u nerastvorljivu Ca 2+ -sol.

Za procjenu njihovog sadržaja u biomasi algi koristi se preparativni prinos alginskih kiselina.

Hemijska struktura i molekularna struktura

Alginske kiseline su poliuronidi, tj. polisaharidi, čiji su molekuli izgrađeni od ostataka uronske kiseline. U sastavu alginskih kiselina su prvo pronađene D -manuronic(Sl. 1 a), a zatim L -guluronic(Sl. 1 b) kiseline.

Djelomičnom hidrolizom i izolacijom odgovarajućeg disaharida utvrđeno je da su ostaci obje uronske kiseline dio iste molekule polimera. Prema savremenim konceptima, na osnovu brojnih rezultata metilacije, perjodatne oksidacije i niza fizičko-hemijskih metoda strukturne analize (uglavnom NMR spektroskopije), makromolekule alginske kiseline su linearne i građene od jedinica ostataka.  - D -manuronic(M) i  - L -guluronska kiselina(G) nalazi se u piranozni oblik i povezane  -(1→4)-glikozidne veze(Sl. 2).

Bakterijske alginske kiseline se razlikuju od alginih po tome što su neke od njihovih hidroksilnih grupa obično acetilirani, a acetilne grupe zauzimaju pozicije C 2 ili C 3 (ponekad oboje odjednom) u ostacima - D-manuronska kiselina.

Alginske kiseline iz različitih izvora mogu se razlikovati u odnosu manuronske i guluronske kiseline (vrijednost M/ G), kao i raspodjela monomernih jedinica duž polimernog lanca. Koristeći djelomičnu hidrolizu i frakcioniranje oligomernih proizvoda, utvrđeno je da je raspodjela monomernih jedinica u makromolekulama alginskih kiselina blok karakter, tj. postoje područja izgrađena gotovo isključivo od ostataka bilo koje uronske kiseline ( M-blokovi i G-blokovi). Ovi blokovi su razdvojeni regijama koje sadrže približno jednake količine oba monosaharida raspoređenih u manje ili više striktno naizmjeničnom sekvencom ( MG-blokovi). Ovakva osebujna struktura rezultat je postupne biosinteze molekula polisaharida, u kojoj se prvo formiraju linearni polimanuronani, a zatim dolazi do epimerizacije ovih polimernih prekursora na C atomu 5 dijela ostataka - D-manuronska kiselina pod dejstvom specifičnog enzima - polimanuronan-C (5) -epimeraza, što dovodi do pojave ostataka u polimeru - L-guluronska kiselina.

Veličina i relativni položaj pojedinih blokova imaju odlučujući uticaj na svojstva alginskih kiselina i njihovih soli - alginati. Ostaci- D-manuronski i - L-guluronske kiseline, uz svu svoju strukturnu sličnost (ovi ostaci se razlikuju samo po konfiguraciji u jednom od asimetričnih centara, odnosno na C 5 atomu (vidi sliku 1)) imaju suprotnu konformaciju piranoznog prstena (odnosno 4 OD 1 i 1 C4), što dovodi do potpuno drugačijeg oblika polimernih molekula u regijama poli-M i poli-G(Sl. 3).

Osim toga, hidroksilne grupe - D-manuronska kiselina nalaze se diekvatorijalno, što dovodi do povezivanja jedinica monosaharidnih ostataka u izduženi lanac čija se struktura tzv. "traka". Hidroksilne grupe ostataka - L-guluronske kiseline nalaze se dijaksijalno. Kada se spoje u lanac, formira se i "trakasta" struktura, ali presavijenog tipa. Budući da su susjedne jedinice G-blokova dovoljno blizu jedna drugoj, između OH grupa se formiraju vodikove veze. Oni stabiliziraju lanac, što G-blokove čini čvršćim u odnosu na M-blokove, koji nemaju intramolekularne H-veze.