Реологические свойства и кинетика набухания гидрогелей на основе полимерных комплексов пектина и арабиногалактана

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучено взаимодействие макромолекул пектина и арабиногалактана в водном растворе. Показано образование полимерных комплексов за счет водородных связей между макромолекулами. Сшивание полимерного комплекса с помощью ионов Са2+ приводит к образованию гидрогелей, свойства которых в значительной степени определяются содержанием арабиногалактана. При низких концентрациях ионов Са2+ (от 0.05 до 0.15 мас. %) введение арабиногалактана способствует повышению модуля сдвига, росту концентрации сшивок и приводит к уменьшению размеров полимерной сети по сравнению с гидрогелями на основе нативного пектина. С увеличением содержания арабиногалактана повышается вклад диффузии Фика в набухание полученных гидрогелей.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Киселев

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: mudarisova@anrb.ru
Россия, 450054, Уфа, пр. Октября, 71

Р. Х. Мударисова

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: mudarisova@anrb.ru
Россия, 450054, Уфа, пр. Октября, 71

Л. А. Бадыкова

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: mudarisova@anrb.ru
Россия, 450054, Уфа, пр. Октября, 71

С. В. Колесов

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: mudarisova@anrb.ru
Россия, 450054, Уфа, пр. Октября, 71

В. З. Мингалеев

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: mudarisova@anrb.ru
Россия, 450054, Уфа, пр. Октября, 71

Список литературы

  1. Varaprasad K., Raghavendra G.M., Jayaramudu T., Yallapu M.M., Sadiku R. // Mater. Sci. Eng. 2017. V. 79. P. 958.
  2. Narayanaswamy R., Torchilin V.P. // Molecules. 2019. V. 24. P. 603.
  3. Wang K., Hao Y., Wang Y., Chen J., Mao L., Deng Y., Chen J., Yuan S., Zhang T., Ren J., Liao W. // Int. J. Polym. Sci. 2019. P. 1.
  4. Kedir W.M., Deresa E.M., Diriba T.F. // Heliyon. 2022. V. 8. e10654.
  5. Liu L.S., Fishman M.L., Hicks K.B. // Cellulose. 2007. V. 14. № 1. P. 15.
  6. Hu W., Wang Z., Xiao Y. // Biomater. Sci. 2019. V. 7. № 3. Р.843.
  7. Huang S., Kong X., Xiong Y., Zhang X., Chen H., Jiang W., Niu Y., Xu W., Ren C. // Eur. Polym. J. 2020. V. 141. P.110094.
  8. Ciriminna R., Fidalgo A., Scurria A., Ilharco L.M., Pagliaro M. // Food Hydrocolloids. 2022. V. 127. P. 107483.
  9. Cai R., Pan S., Li R., Xu X., Pan S., Liu F. // Food Chemi. 2022. V. 389. P. 133130.
  10. Li D., Li J., Dong H., Li X., Zhang J., RamaswamyS., Xu F. // Int. J. Biological Macromol. 2021. V. 185. P. 49.
  11. Cao L., LuW., MataA., Nishinari K., FangY. // Carbohydr. Polymers. 2020. V. 242. P. 116389.
  12. Upadhyay U., Sireesha S., Gupta S., Sreedhar I., Ani tha K.L. // Carbohydr. Polymers. 2023. V. 301. P. 120294.
  13. Alsakhawy M.A., Abdelmonsif D.A., Haroun M., Sabra S.A. // Int. J. Biological Macromol. 2022. V. 222. P. 701.
  14. Revuelta M.V., Villalba M.E.C., Navarro A.S., Güida J.A., Castro G.R. // React. Funct. Polym. 2016. V. 106. V. 8.
  15. Mudarisova R.Kh., Badykova L.A.// Polymer Science A. 2012. V. 54. № 2. P. 106.
  16. Babkin V.A., Medvedeva E.N., Neverova N.A., Levchuk A.A., Sapozhnikov A.N. // Chem. Nat. Comp. 2014. V. 50. № 2. Р. 225.
  17. Badykova L.A., Mudarisova R.K., Kolesov S.V.// Polymer Science A. 2021. V. 63. № 2. P. 117.
  18. Шелухина Н.П., Абаева Р.Ш., Аймухамедова Г.Б. Пектин и параметры его получения. Фрунзе: Илим, 1987. С. 90.
  19. Донченко Л.В. Технология пектинов и пектинопродуктов. М.: ДеЛи, 2000.
  20. Kopac T., Rucigaj A., Krajnc M. // Int. J. Biol. Macromol. 2020. V. 159. P. 557.
  21. The Science and Technology of Rubber / Ed. by James E. Mark, Burak Erman, C. Michael Roland. Acad.Press, 2013. Ch. 5. P. 193.
  22. Fluids, Colloids and Soft Materials: An Introduction to Soft Matter Physics/ Ed. by Alberto Fernandez Nieves and Antonio Manuel Puertas. Hoboken, New Jersey: Wiley, 2016.
  23. Рафиков С.Р., Будтов В.П., Монаков Ю.Б. Введение в физико-химию растворов полимеров. М.: Наука, 1978.
  24. Yavari N., Azizian S. // J. Molec. Liq. 2022. V. 363. P. 119861.
  25. Schott H. // Macromol. Sci., Physics. 1992. V. 31. № 1. P. 1.
  26. Ganji F, Vasheghani-Farahani S., Vasheghani-Fara hani E. // Iran. Polym. J. 2010. V. 19. № 5. P. 375.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Дополнительные материалы
Скачать (422KB)
Метаданные
3. Рис. 1. ИК-спектры индивидуальных веществ и гидрогелей на их основе: 1 – пектин–арабиногалактан, 2 – пектин, 3 – арабиногалактан, 4 – пектин–Са2+, 5 – пектин–арабиногалактан–Са2+.

Скачать (148KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Распределение частиц по размерам для индивидуального пектина (1) и полимерной смеси пектина с арабиногалактаном с соотношением компонентов 75 : 25 (2), 50 : 50 (3) и 25 : 75 об.% (4). d– диаметр частиц (нм), N – количество частиц (%).

Скачать (79KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Кривые ТГА индивидуальных полисахаридов пектина (1), арабиногалактана (2), пектин–арабиногалактан (3) и высушенных гидрогелей пектин–арабиногалактан–Ca2+ (4), пектин–Ca2+ (5).

Скачать (84KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Частотные зависимости модулей накопления G’ (а) и потерь G’’ (б) гелей пектина (1) и пектин–арабиногалактан–Са2+([Са2+] = 0.25 мас. %) состава 75 : 25 (2), 50 : 50 (3) и 25 : 75 об.% (4). Частота осциллирующего напряжения ω = 1 Гц, 25 °С. Точки – экспериментальные значения, линии – расчет в соответствии с обобщенной моделью Максвелла.

Скачать (134KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Кинетические кривые сорбции воды гелями в зависимости от состава (а) и рН среды (б). а: 1 – пектин, 2–4 – пектин : арабиногалактан состава 75 : 25 (2), 50 : 50 (3), 25 : 75 об.% (4), [Са2+] = 0.5 мас.%, рH 7.0; б: рН 9 (1), 6 (2), 4 (3), [пектин : арабиногалактан] = 50 : 50 об.%, [Са2+] = 0.25 мас.%.

Скачать (138KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Кинетические кривые набухания, обработанные в координатах уравнений (4) (а, б) и (5) (в) гелей пектин–Са2+ (1) и пектин–арабиногалактан–Са2+ ([Са2+] = 0.5 мас. %, рH 7.0) состава: 75 : 25 (2), 50 : 50 (3), 25 : 75 об.% (4). а: y = 0.1864x, R2 = 0.9397 (1); y = 0.2016x, R2 = 0.9294 (2); б: y = 0.1446x, R2 = 0.9743 (3); y = 0.2511x, R2 = 0.9713 (4); в: y = 0.1482x+2.091, R2 = 0.9975.

Скачать (242KB)
Метаданные
9. Рис. 7. Кинетические кривые набухания гелей пектин–арабиногалактан–Са2+ ([Са2+] = 0.25 мас.%) состава 50 : 50 об.% в координатах уравнений (4) (а) и (5) (б) при рН среды 4(1), 6 (2), 9 (3). а: y = 0.1802x, R2 = 0.9843 (1); y = 0.2914x, R2 = 0.9814 (2); y = 0.1783x, R2 = 0.9826 (3); б: y = 0.1025 x +1.712, R2 = 0.9992 (1); y = 0.0921x+0.5028, R2 = 1 (2), y = 0.0433 x +0.742, R2 = 0.9981 (3).

Скачать (180KB)
Метаданные

Примечание

1Дополнительные материалы доступны по DOI статьи: 10.31857/S2308112024030032


© Российская академия наук, 2024