A gélek nátrium-alginátból történő képződését öt tényező befolyásolja: a nátrium-alginát típusa, a kalciumforrás típusa, a kalcium kelátora, a hőmérséklet és a pH [1, 2].

A nátrium-alginát típusa

A nátrium-alginát guluronsav (G-egység) tartalma és viszkozitása befolyásolja a zselésedési hatást. A G-egység tartalma a különböző nátrium-alginát típusokban eltérő, és a nátrium-alginát és a Ca2+ közötti gélképződés elvéből ismert, hogy a G-egységnek nagy szerepe van a gélképződésben, így a G-egység aránya a nátrium-alginát molekulában fontos tényező, amely befolyásolja a gélképző hatást.

A magas G-típusú nátrium-algináttal készült gélek merevek és törékenyek, jó hőstabilitással, míg a magas M-típusú nátrium-algináttal készült gélek gyenge mechanikai szilárdsággal, de jó rugalmassággal rendelkeznek.

A nátrium-alginátoldat viszkozitása azonos koncentráció mellett a nátrium-alginát molekulatömegével változott. Minél magasabb a nátrium-alginát polimerizációs foka, annál nagyobb a molekulatömege, és annál nagyobb a viszkozitás azonos koncentráció mellett. A nátrium-alginát polimerizációs foka az extrakciós folyamat szabályozásával szabályozható, így különböző viszkozitású nátrium-alginát állítható elő [3].

Minél hosszabb a nátrium-alginát molekulák molekulalánca a gél kialakulásában, annál szorosabban kombinálódik, ami a gél mechanikai szilárdságát tükrözi, annál nagyobb.

Kalciumforrás típusa

A kalcium-alginát géleket a kalciumforrás típusától függően különböző módon állítják elő. Az első a semleges pH-n jól oldódó kalciumsók, mint például a kalcium-klorid és a kalcium-laktát.

Hagyományos Ca2 + térhálósító nátrium-alginát, hogy egy gélt képezzen a kiválasztott térhálósítószer általában kalcium-klorid, a kalcium-klorid használata a legnagyobb hátránya, hogy a gél sebesség túl gyors, és Ca2 + érintkezés a nátrium-alginát oldat azonnal képződött egy gél, blokkolja a későbbi gél reakció következik be, ami nátrium-alginát konverziós arány egy gradiens, nem kap egy jó háromdimenziós szerkezet az egységes gél [2].

A rossz oldhatóságú kalciumsó egy másik típusa a kalcium-szulfát, például a kalcium-szulfát, amelynek vízben való oldhatósága alacsony. A kalcium-szulfát vízben nem oldódik, és lassan oldódik vízben, ami némi időt biztosíthat a nátrium-alginát molekulák oldódásához, de a kalcium-szulfát oldódási sebessége még mindig gyorsabb, mint a nátrium-alginát összehasonlításban, ha a nátrium-alginát és a kalcium-szulfát porok együtt oldódnak, az először feloldott Ca2 + és nátrium-alginát gélt képez, hogy blokkolja a későbbi zselésedési reakciót. Az ezzel a módszerrel előállított gél nem egyenletes és a gél szilárdsága nem magas.

Ezenkívül a hozzáadott kalciumforrás mennyisége is befolyásolja a gél hatását. A nátrium-alginát koncentrációjának növelésével fokozatosan nő a víztartó képessége, a rugalmas szívóssága és a gél szilárdsága. Főleg akkor, ha a kalciumion koncentrációja bizonyos, alacsony koncentrációjú nátrium-alginát, a nátrium-alginát és a kalciumion-csere nem teljes, a géltest kialakulása gyenge, az erő kicsi; a koncentráció növekszik, elegendő nátrium-alginát és kalciumion-csere van, a kalcium-alginát térhálós szerkezet sűrű, és a nátrium-alginát makromolekulák kölcsönhatásba lépnek egymással a vízmegtartó képesség megerősítése érdekében, hogy fokozzák a gél szilárdságát, rugalmas szívósságát és jobbak is.

Kalciumion-kelátképző szer

A kalciumion-kelátor képes a vízben lévő Ca2+ -ot kelátként megkötni, hogy az ne tudjon egyesülni a nátrium-algináttal, és szabályozza a gélképződés sebességét azáltal, hogy a nátrium-algináttal versenyez a Ca2+ -ért, így a nátrium-alginátnak elegendő ideje van a feloldódásra, ami hatékonyan javíthatja a gél minőségét. A módszer hátránya, hogy kelátképző anyagot kell bevinni, és ez Ca2 + pazarlást eredményez, ami növeli az adalékanyagok adagját és csökkenti a hatékonyságot.

Hőmérséklet

A hőmérséklet közvetett hatással van a nátrium-alginát gélképződési folyamatára. A rendszer reakcióhőmérsékletének növelése felgyorsíthatja a kalciumsó és a nátrium-alginát oldódási sebességét, növelheti a molekuláris mozgás intenzitását a rendszeren belül, és felgyorsíthatja a Ca2 + és a nátrium-alginát molekulák összekapcsolódását, így gyorsítva a gélképződés folyamatát. Ha azonban a rendszer hőmérséklete meghalad egy bizonyos határt, a zselésedési folyamat nem következik be [2].

Az alginátnak van egy hűtéssel és kondenzációval történő gélképzési módszere, amelynek során a gél előállításához használt nátrium-alginátot, savat, kalciumsót és kelátképző anyagot együttesen forró vízben feloldják, majd az oldatot gél formájában lehűtik. Ha együtt oldják fel forró vízben, bár a nátrium-alginát oldat kapcsolatba került a Ca2 + -al, nem tud a Ca2 + -al egyesülni, ha a nátrium-alginát molekulák láncán több hőenergia van, és a nátrium-alginát molekulák csak akkor tudnak a Ca2 + -al gélt képezve reagálni, ha az oldatot egy bizonyos hőmérsékletre lehűtik.

Bár a nátrium-alginát magas hőmérsékleten nem képes gélt képezni, ha az alginát gél képződik, a gél hőhatás szempontjából irreverzibilis, és magas hőmérsékleten is képes megtartani fizikai formáját.

pH

A rendszer pH-értékét csökkentő savas anyagok hozzáadásával egyes semleges és lúgos körülmények között oldhatatlan kalciumsók jobb oldhatóságú kalciumsókká alakulhatnak át, például a kalcium-hidrogén-foszfátot nátrium-algináttal vízben összekeverve, majd tejsav hozzáadásával az oldhatatlan kalcium-karbonát reakcióba léphet, és viszonylag jó oldhatóságú kalcium-bikarbonát vagy kalcium-laktát keletkezik, így Ca2 + szabadul fel, és gélt képez a nátrium-alginát oldattal [2].