На образование гелей из альгината натрия влияют пять факторов: тип альгината натрия, тип источника кальция, хелатор кальция, температура и pH [1, 2].

Тип альгината натрия

Содержание гулуроновой кислоты (G-единицы) и вязкость альгината натрия влияют на эффект гелеобразования. Содержание G-единицы в различных типах альгината натрия различно, и из принципа образования геля между альгинатом натрия и Ca2+ известно, что G-единица играет основную роль в гелеобразовании, поэтому доля G-единицы в молекуле альгината натрия является важным фактором, влияющим на эффект гелеобразования.

Гели, приготовленные с использованием альгината натрия типа G, являются жесткими и хрупкими с хорошей термической стабильностью, в то время как гели, сформированные с использованием альгината натрия типа М, имеют низкую механическую прочность, но хорошую эластичность.

Вязкость раствора альгината натрия изменялась в зависимости от молекулярной массы альгината натрия при одинаковой концентрации. Чем выше степень полимеризации альгината натрия, тем выше молекулярная масса и тем выше вязкость при той же концентрации. Степень полимеризации альгината натрия можно регулировать, контролируя процесс экстракции, чтобы получить альгинат натрия с различной вязкостью [3].

Чем длиннее молекулярная цепочка молекул альгината натрия при формировании геля, тем теснее они соединены, что отражает большую механическую прочность геля.

Тип источника кальция

Гели на основе альгината кальция готовят разными способами в зависимости от типа источника кальция. Первый - это соли кальция с хорошей растворимостью при нейтральном pH, такие как хлорид и лактат кальция.

Традиционный Ca2 + сшивка альгината натрия для формирования геля выбран сшивающий агент, как правило, хлорид кальция, использование хлорида кальция самым большим недостатком является то, что гель скорость слишком быстро, и Ca2 + контакт с раствором альгината натрия сразу же образуется гель, блокируя последующие гель реакции происходит, в результате альгинат натрия скорость преобразования градиент, не может получить хорошую трехмерную структуру равномерного геля [2].

Другим типом кальциевой соли с плохой растворимостью является сульфат кальция, например, сульфат кальция, который обладает низкой растворимостью в воде. Сульфат кальция нерастворим в воде и растворяется в ней медленно, что может дать некоторое время для растворения молекул альгината натрия, но скорость растворения сульфата кальция все же выше, чем альгината натрия. Если альгинат натрия и порошок сульфата кальция растворяются вместе, то Ca2+ и альгинат натрия, которые растворяются первыми, образуют гель, блокирующий последующую реакцию гелеобразования. Гель, полученный этим методом, не однороден, а прочность геля невысока.

Кроме того, количество добавленного источника кальция также влияет на эффект геля. С увеличением концентрации альгината натрия постепенно повышается его водоудерживающая способность, эластичная прочность и прочность геля. В основном, когда концентрация ионов кальция определена, низкая концентрация альгината натрия, альгинат натрия и обмен ионами кальция неполный, формирование тела геля слабое, прочность небольшая; концентрация увеличивается, есть достаточно альгината натрия и обмена ионами кальция, формирование альгината кальция пространство сетевой структуры плотной, и альгинат натрия макромолекулы взаимодействуют друг с другом для укрепления водоудерживающей способности для повышения прочности геля, эластичной жесткости, а также лучше.

Хелатирующий агент с ионами кальция

Хелатор ионов кальция может хелатировать Ca2+ в воде, чтобы он не мог соединиться с альгинатом натрия, и контролировать скорость образования геля, конкурируя с альгинатом натрия за Ca2+, так что альгинат натрия имеет достаточно времени для растворения, что может эффективно улучшить качество геля. Недостатком этого метода является необходимость введения хелатирующего агента, что приводит к потере Ca2+ , что увеличивает дозировку добавок и снижает эффективность.

Температура

Температура оказывает косвенное влияние на процесс гелеобразования альгината натрия. Повышение температуры реакции в системе может ускорить скорость растворения соли кальция и альгината натрия, увеличить интенсивность молекулярного движения внутри системы и ускорить соединение Ca2+ с молекулами альгината натрия, тем самым ускоряя процесс гелеобразования. Однако, когда температура системы превышает определенный предел, процесс гелеобразования не происходит [2].

Альгинат имеет метод образования геля путем охлаждения и конденсации, который включает в себя растворение альгината натрия, кислоты, соли кальция и хелатирующего агента, используемых для приготовления геля, вместе в горячей воде, а затем охлаждение раствора для образования геля. При совместном растворении в горячей воде, хотя раствор альгината натрия и вступил в контакт с Ca2+, он не может соединиться с Ca2+ при наличии большей тепловой энергии на цепи молекул альгината натрия, и молекулы альгината натрия могут реагировать с Ca2+ с образованием геля только при охлаждении раствора до определенной температуры.

Хотя альгинат натрия не способен образовывать гель при высоких температурах, когда альгинатный гель сформирован, он термически необратим и может сохранять свою физическую форму при высоких температурах.

pH

Добавление кислых веществ для снижения pH системы может заставить некоторые соли кальция, нерастворимые в нейтральных и щелочных условиях, превратиться в соли кальция с лучшей растворимостью. Например, при смешивании гидрофосфата кальция с альгинатом натрия в воде и добавлении молочной кислоты нерастворимый карбонат кальция может вступить в реакцию с образованием бикарбоната кальция или лактата кальция с относительно хорошей растворимостью, высвобождая Ca2+ и образуя гель с раствором альгината натрия [2].