POTASYUM Alginate CAS 9005-36- 1

Potasyum Aljinat, Laminaria ve Macrocystis gibi kahverengi deniz yosunlarından (Phaeophyceae) elde edilen suda çözünür bir polisakkarittir. (1,4)-bağlı β-D-mannuronik asit (M) ve α-L-guluronik asit (G) kalıntılarından oluşan doğal bir lineer kopolimer olan alginik asidin bir tuzudur. Potasyum Aljinat gıda, ilaç, kişisel bakım ve endüstriyel uygulamalar dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

1.Kimyasal Yapı ve Özellikler

Moleküler Formül: (C6H7KO6)n

Moleküler Ağırlık: Kaynağa ve ekstraksiyon işlemine bağlı olarak değişir, tipik olarak 32.000 ila 400.000 g/mol arasında değişir.

Görünüş: Beyaz ila sarımsı kahverengi toz veya granüller

Çözünürlük: Suda çözünür, viskoz çözeltiler oluşturur, Alkol, eter ve aseton gibi organik çözücülerde çözünmez.

pH Aralığı: Nötr ila hafif asidik (pH 5-8)

Termal Kararlılık: 200°C'ye kadar kararlıdır, ancak daha yüksek sıcaklıklarda bozulabilir

A.Kimyasal Yapı

Potasyum Aljinat, (1,4)-bağlı β-D-mannuronik asit (M) ve α-L-guluronik asit (G) kalıntılarından oluşan doğrusal bir polisakkarittir.

Kimyasal yapı şu şekilde gösterilebilir:

[-β-D-mannuronate-(1,4)-α-L-guluronate-(1,4)-]n

Polimer zinciri içindeki M ve G birimlerinin oranı ve dağılımı, deniz yosununun kaynağına ve ekstraksiyon/saflaştırma işlemine bağlı olarak değişebilir. Tipik olarak, M/G oranı 0,5 ila 2,0 arasında değişir ve bu da Potasyum Aljinatın fizikokimyasal özelliklerini etkiler.

B.Moleküler Ağırlık ve Polidispersite

Potasyum Aljinat yüksek molekül ağırlıklı bir polimerdir ve tipik molekül ağırlıkları 32.000 ila 400.000 g/mol arasında değişir. Moleküler ağırlık dağılımı genellikle polidispersdir, yani polimer zincirleri bir dizi farklı moleküler ağırlığa sahiptir. Potasyum Aljinatın polidispersite indeksi (PDI) yaklaşık 1,5 ila 3,0 arasında değişebilir, bu da nispeten geniş bir moleküler ağırlık dağılımına işaret eder.

C.Çözünürlük ve İyonizasyon

Potasyum Aljinat suda kolaylıkla çözünür ve viskoz, kolloidal çözeltiler oluşturur. Çözünürlük, sulu ortamlarda deprotonlanan üronik asit kalıntıları üzerindeki karboksil gruplarının iyonizasyonuna bağlanır. Potasyum Aljinatın iyonlaşma derecesi ve çözünürlüğü çözeltinin pH'ından etkilenir, maksimum çözünürlük nötr ila hafif asidik aralıkta (pH 5-8) meydana gelir. Asidik ortamlarda (pH < 5), karboksil grupları protonlanarak çözünürlüğün azalmasına ve polimerin potansiyel olarak çökelmesine yol açabilir.

D.Reolojik Özellikler

Potasyum Aljinat çözeltileri, viskozitenin artan kesme hızı ile azaldığı kesme inceltme (psödoplastik) davranışı sergiler. Bu Newtonyen olmayan akış davranışı, polimer zincirlerinin kesme gerilimi altında hizalanmasına ve çözülmesine bağlanır. Potasyum Aljinat çözeltilerinin viskozitesi konsantrasyon, moleküler ağırlık ve M'nin G birimlerine oranı gibi faktörlerden etkilenebilir. Daha yüksek konsantrasyonlar, daha yüksek moleküler ağırlıklar ve daha yüksek G içeriği genellikle çözelti viskozitesinin artmasına neden olur.

E.Termal Kararlılık

Potasyum Aljinat 200°C'ye kadar olan sıcaklıklarda nispeten kararlıdır ve bu da onu çeşitli ısıl işlem uygulamaları için uygun hale getirir. Bununla birlikte, yüksek sıcaklıklara (> 200°C) uzun süre maruz kalması polimerin bozunmasına yol açarak moleküler ağırlığında azalmaya ve fizikokimyasal özelliklerinde değişikliklere neden olabilir. Potasyum Aljinatın termal stabilitesi pH, metal iyonlarının varlığı ve özel işleme koşulları gibi faktörlerden etkilenebilir.

2.Fonksiyonel Özellikler

Kalınlaştırıcı ve Stabilize Edici Ajan: Potasyum Aljinat viskoziteyi artırabilir ve sulu sistemlerin stabilitesini geliştirebilir.

Jel Oluşumu: Potasyum Aljinat, iki değerlikli katyonların (örneğin kalsiyum) varlığında "yumurta kutusu" jelleşmesi adı verilen bir süreçle sert, elastik jeller oluşturabilir.

Emülsifikasyon ve Süspansiyon: Potasyum Aljinat, su içinde yağ veya yağ içinde su emülsiyonlarını stabilize eden bir emülgatör ve süspansiyon ajanı olarak hareket edebilir.

Su Bağlama Kapasitesi: Potasyum Aljinat büyük miktarlarda suyu emebilir ve tutabilir, bu da onu nem tutucu bir ajan olarak faydalı kılar.

A.Kıvamlaştırıcı ve Stabilize Edici Ajan

Potasyum Aljinat, sulu sistemlerde çözündüğünde etkili bir koyulaştırıcı ve stabilize edici ajandır. Potasyum Aljinat'ın uzun, doğrusal polimer zincirleri birbirine dolanır ve birbiriyle etkileşime girerek çözeltinin viskozitesini arttırır. Bu koyulaştırma özelliği Potasyum Aljinat'ın çeşitli gıda, kişisel bakım ve endüstriyel ürünlerin dokusunu, ağız hissini ve stabilitesini geliştirmesini sağlar.

Potasyum Aljinatın viskozite artırıcı özellikleri konsantrasyon, moleküler ağırlık ve mannuronik (M) ile guluronik (G) asit birimlerinin oranı gibi faktörlerden etkilenir.

B.Jel Oluşumu

Potasyum Aljinat, kalsiyum (Ca2+) ve stronsiyum (Sr2+) gibi iki değerlikli katyonların varlığında sert, elastik jeller oluşturma yeteneğine sahiptir. Jelleşme süreci, iki değerlikli katyonların guluronik asit (G) kalıntılarıyla etkileşime girerek polimer zincirlerini çapraz bağlayan bağlantı bölgeleri oluşturduğu "yumurta kutusu" modeline dayanmaktadır. Potasyum Aljinat jellerinin gücü ve özellikleri M/G oranı, iki değerlikli katyonların türü ve konsantrasyonu ve sistemin pH'ı gibi faktörlerden etkilenir.

Potasyum Aljinat jeller gıda tekstürize edicileri, ilaç dağıtım sistemleri ve yara örtüleri gibi çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır.

C.Emülsifikasyon ve Süspansiyon

Potasyum Aljinat hem su içinde yağ hem de yağ içinde su emülsiyonlarında etkili bir emülgatör ve süspansiyon ajanı olarak görev yapabilir. Potasyum Aljinatın uzun, esnek polimer zincirleri yağ-su arayüzünde adsorbe olarak emülsiyon damlacıklarını stabilize edebilir ve birleşmelerini önleyebilir. Ayrıca, Potasyum Aljinat sürekli fazın viskozitesini artırarak dağılmış partiküllerin veya yağ damlacıklarının süspansiyonunu ve stabilitesini geliştirebilir.

Potasyum Aljinatın bu emülsifiye edici ve süspanse edici özelliği çeşitli gıda, kozmetik ve kişisel bakım ürünlerinin formüle edilmesinde faydalıdır.

D.Su Bağlama Kapasitesi

Potasyum Aljinat yüksek su bağlama kapasitesine sahiptir, bu da büyük miktarlarda suyu emmesini ve tutmasını sağlar. Bu özellik, polimerin hidrofilik doğasına ve su molekülleri ile aljinatın karboksil ve hidroksil grupları arasında hidrojen bağlarının oluşmasına bağlanmaktadır. Potasyum Aljinatın su bağlama kapasitesi moleküler ağırlık, M/G oranı ve çapraz bağlanma derecesi gibi faktörlerden etkilenebilir. Potasyum Aljinat'ın su tutma özelliği, kişisel bakım ürünleri, yara örtüleri ve tarımsal formülasyonlar gibi çeşitli uygulamalarda nem arttırıcı bir ajan olarak yararlı olmasını sağlar.

3.Uygulamalar

A.Gıda Endüstrisi Uygulamaları

a.Kıvamlaştırıcı ve Stabilizatör

Potasyum Aljinat, süt ürünleri (örn. yoğurt, dondurma), soslar, soslar ve hamurlar gibi çok çeşitli gıda ürünlerinde kıvam arttırıcı ve stabilize edici bir madde olarak kullanılır. Bu gıda ürünlerinin dokusunu, ağız hissini ve süspansiyon stabilitesini geliştirmeye yardımcı olur.

b.Jelleştirici Ajan

Potasyum Aljinat, kalsiyum gibi iki değerlikli katyonların varlığında sert, elastik jeller oluşturabilir. Bu jelleşme özelliği jölelerin, reçellerin ve çeşitli şekerleme ürünlerinin üretiminde kullanılır.

c.Emülgatör ve Yağ Değiştirici

Potasyum Aljinat, az yağlı veya yağsız gıda ürünlerinde su içinde yağ emülsiyonlarını stabilize eden bir emülgatör görevi görebilir. Ayrıca, orijinal yağ içeren ürüne benzer bir ağız hissi ve doku sağlayan bir yağ ikame maddesi olarak da kullanılabilir.

B.Farmasötik ve Tıbbi Uygulamalar

a.Tablet Bağlayıcı ve Parçalayıcı

Potasyum Aljinat, tabletler ve kapsüller gibi katı dozaj formlarının formülasyonunda mekanik mukavemet ve stabilitelerini artırmak için bağlayıcı olarak kullanılır. Ayrıca tablet veya kapsülün gastrointestinal sistemde parçalanmasını kolaylaştıran bir parçalayıcı olarak da işlev görebilir.

b.Yara Pansumanı ve Emici

Potasyum Aljinat bazlı yara örtüleri, polimer büyük miktarlarda yara sıvısını emip tutabildiğinden eksüdalı yaraları yönetmek için kullanılır. Potasyum Aljinatın jel oluşturma kabiliyeti, iyileşmeyi destekleyebilecek nemli bir yara ortamının korunmasına yardımcı olur.

c.Sürekli Salınımlı Matris

Potasyum Aljinat, aktif farmasötik bileşenin salınımını kontrol eden bir matris oluşturduğu kontrollü salınımlı veya sürekli salınımlı ilaç dağıtım sistemlerinin geliştirilmesinde kullanılabilir.

C.Kişisel Bakım ve Kozmetik Uygulamaları

a.Viskozite Değiştirici ve Stabilizatör

Potasyum Aljinat, losyonlar, kremler, jeller ve diş macunları gibi çeşitli kişisel bakım ürünlerinde viskozite değiştirici ve stabilizatör olarak kullanılır. Reolojik özelliklerin ayarlanmasına ve bu formülasyonların genel stabilitesinin iyileştirilmesine yardımcı olur.

b.Emülgatör ve Süspansiyon Ajan

Potasyum Aljinat, kişisel bakım ürünlerinde emülgatör ve süspansiyon ajanı olarak hareket edebilir, su içinde yağ veya yağ içinde su emülsiyonlarını stabilize edebilir. Bu, nihai üründeki aktif bileşenlerin veya partiküllerin dağılmasına ve süspansiyon haline getirilmesine yardımcı olur.

D.Endüstriyel Uygulamalar

a.Bağlayıcı Ajan

Potasyum Aljinat, seramik, boya ve kağıt kaplama formülasyonlarında bağlayıcı bir madde olarak kullanılır ve nihai ürünlerin kohezyonunu ve mekanik özelliklerini geliştirir.

b.Floküle Edici ve Süspanse Edici Ajan

Atık su arıtımında Potasyum Aljinat floküle edici bir ajan olarak kullanılabilir ve askıda katı maddelerin ve safsızlıkların giderilmesine yardımcı olur. Ayrıca, çeşitli endüstriyel proseslerde dağılmış partiküllerin stabilitesini koruyan bir süspansiyon ajanı olarak da hareket edebilir.

c.Kıvamlaştırıcı ve Stabilizatör

Potasyum Aljinat, tekstil baskı ve boyama işlemlerinde kıvam arttırıcı ve stabilize edici bir madde olarak kullanılır ve formülasyonların viskozitesini ve stabilitesini arttırır.

4.Mevzuat Durumu ve Güvenlik

A.Düzenleyici Durum

a.Gıda Endüstrisi

Potasyum Aljinat, Avrupa Birliği'nde gıda katkı maddesi (E-numarası: E402) olarak kullanım için onaylanmıştır. ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından doğrudan gıda katkı maddesi olarak kullanım için genel olarak güvenli (GRAS) olarak kabul edilmektedir.

FAO/WHO Gıda Katkı Maddeleri Ortak Uzman Komitesi (JECFA), Potasyum Aljinat da dahil olmak üzere aljinatlar için 0-30 mg/kg vücut ağırlığı kabul edilebilir günlük alım miktarını (ADI) belirlemiştir.

b.Farmasötik ve Medikal

Potasyum Aljinat, farmasötik uygulamalar için Amerika Birleşik Devletleri Farmakopesi (USP) ve Avrupa Farmakopesi'nde (Ph. Eur.) yer almaktadır. Tabletler, kapsüller ve yara örtüleri dahil olmak üzere çeşitli ilaç formülasyonlarının geliştirilmesinde güvenli ve uygun bir yardımcı madde olarak kabul edilmektedir.

c.Kozmetik ve Kişisel Bakım

Potasyum Aljinat'ın Avrupa Birliği, Amerika Birleşik Devletleri ve diğer büyük pazarlarda kozmetik ve kişisel bakım ürünlerinde kullanımına izin verilmektedir. Kozmetik Bileşen İncelemesi (CIR) ve Uluslararası Kozmetik Bileşenleri İsimlendirmesi (INCI) gibi kozmetik yönetmelik ve kılavuzlarında güvenli ve onaylı bir bileşen olarak listelenmiştir.

B.Güvenlik ve Toksikoloji

a.Akut Toksisite

Potasyum Aljinat oral, dermal veya inhalasyon yoluyla uygulandığında düşük derecede akut toksisiteye sahiptir. Hayvan çalışmalarında bildirilen LD50 (öldürücü doz, 50%) değerleri genellikle yüksektir ve geniş bir güvenlik marjına işaret eder.

b.Kronik Toksisite ve Kanserojenlik

Hayvanlarda yapılan uzun süreli çalışmalar, Potasyum Aljinat tüketimi veya maruziyeti ile ilişkili önemli bir toksik etki veya kanserojen potansiyel göstermemiştir.

c.Alerjenite ve Tahriş

Potasyum Aljinat, önerilen yönergelere ve dozajlara uygun olarak kullanıldığında genellikle alerjik ve tahriş edici değildir. Bununla birlikte, nadir durumlarda, bazı kişiler Potasyum Aljinat'a maruz kaldıklarında hafif cilt veya solunum tahrişi geliştirebilirler.

5.Üretim

Potasyum Aljinat tipik olarak kahverengi deniz yosunlarından bir dizi kimyasal ve fiziksel işlemle elde edilir.

Üretim süreci, aljinik asidin ekstraksiyonunu ve ardından potasyum tuzu oluşturmak için potasyum hidroksit ile nötralizasyonu içerir.

A.Hammadde Tedariki

Potasyum Aljinat öncelikle Laminaria ve Macrocystis gibi çeşitli kahverengi deniz yosunu (Phaeophyceae) türlerinden elde edilir.

Deniz yosunu türlerinin seçimi, nihai Potasyum Aljinat ürününün kimyasal ve işlevsel özelliklerini etkileyebilir.

Deniz yosunu hasadı, kaynakların mevcudiyetine ve sürdürülebilirliğine bağlı olarak tipik olarak doğal kaynaklardan veya ekili deniz yosunu çiftliklerinden yapılır.

B.Ekstraksiyon ve Saflaştırma

a.Ön İşlem

Hasat edilen deniz yosunu, ekstraksiyon işlemi için yüzey alanını artırmak amacıyla tipik olarak yıkanır, doğranır veya öğütülür. Hammaddenin nem içeriğini azaltmak için kurutma veya dehidrasyon adımları dahil edilebilir.

b.Ekstraksiyon

Deniz yosunu, bitki materyalinden aljinik asidi çıkarmak için tipik olarak sodyum karbonat veya sodyum hidroksit gibi alkali bir çözelti ile muamele edilir. Bu işlem, aljinik asidin çözünmesini ve selüloz ve proteinler gibi çözünmeyen bileşenlerin ayrılmasını içerir.

c.Çökeltme ve Saflaştırma

Ekstrakte edilen aljinik asit daha sonra çözeltiye hidroklorik asit veya sülfürik asit gibi bir asit eklenerek çökeltilir. Çökeltilen aljinik asit toplanır ve filtrasyon, yıkama ve kurutma adımlarıyla daha da saflaştırılır.

d.Potasyum Aljinata Dönüşüm

Saflaştırılmış aljinik asit daha sonra Potasyum Aljinat olarak bilinen aljinik asidin potasyum tuzunu oluşturmak için potasyum hidroksit ile nötralize edilir. Bu dönüşüm tipik olarak sulu bir çözelti içinde gerçekleştirilerek tam dönüşüm sağlanır ve bir potasyum aljinat çökeltisi oluşturulur.

e.Son İşlem

Potasyum Aljinat çökeltisi ayrıca saflaştırılır, kurutulur ve ince bir toz veya granül formda öğütülür. Amaçlanan uygulamaya bağlı olarak, eleme, karıştırma veya topaklanmayı önleyici maddelerin eklenmesi gibi ek işlem adımları uygulanabilir.