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

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

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.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

В. Киселев

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Autor responsável pela correspondência
Email: mudarisova@anrb.ru
Rússia, 450054, Уфа, пр. Октября, 71

Р. Мударисова

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

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

Л. Бадыкова

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

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

С. Колесов

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

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

В. Мингалеев

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

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

Bibliografia

  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.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Supplementary materials
Baixar (422KB)
Metadados
3. Fig. 1. IR spectra of individual substances and hydrogels based on them: 1 – pectin–arabinogalactan, 2 – pectin, 3 – arabinogalactan, 4 – pectin–Ca2+, 5 – pectin–arabinogalactan–Ca2+.

Baixar (148KB)
Metadados
4. Fig. 2. Particle size distribution for individual pectin (1) and a polymer mixture of pectin with arabinogalactan with a component ratio of 75:25 (2), 50:50 (3) and 25:75 vol.% (4). d is the particle diameter (nm), N is the number of particles (%).

Baixar (79KB)
Metadados
5. Fig. 3. TGA curves of individual polysaccharides pectin (1), arabinogalactan (2), pectin–arabinogalactan (3) and dried hydrogels pectin–arabinogalactan–Ca2+ (4), pectin–Ca2+ (5).

Baixar (84KB)
Metadados
6. Fig. 4. Frequency dependences of the storage moduli G’ (a) and loss moduli G’’ (b) of pectin (1) and pectin–arabinogalactan–Ca2+ ([Ca2+] = 0.25 wt.%) gels of the composition 75 : 25 (2), 50 : 50 (3) and 25 : 75 vol.% (4). The frequency of the oscillating voltage ω = 1 Hz, 25 °C. The dots are the experimental values, the lines are the calculations according to the generalized Maxwell model.

Baixar (134KB)
Metadados
7. Fig. 5. Kinetic curves of water sorption by gels depending on the composition (a) and pH of the medium (b). a: 1 – pectin, 2–4 – pectin : arabinogalactan of the composition 75 : 25 (2), 50 : 50 (3), 25 : 75 vol.% (4), [Ca2+] = 0.5 wt.%, pH 7.0; b: pH 9 (1), 6 (2), 4 (3), [pectin : arabinogalactan] = 50 : 50 vol.%, [Ca2+] = 0.25 wt.%.

Baixar (138KB)
Metadados
8. Fig. 6. Kinetic curves of swelling processed in the coordinates of equations (4) (a, b) and (5) (c) of pectin–Ca2+ (1) and pectin–arabinogalactan–Ca2+ gels ([Ca2+] = 0.5 wt. %, pH 7.0) of the composition: 75 : 25 (2), 50 : 50 (3), 25 : 75 vol. % (4). a: y = 0.1864x, R2 = 0.9397 (1); y = 0.2016x, R2 = 0.9294 (2); b: y = 0.1446x, R2 = 0.9743 (3); y = 0.2511x, R2 = 0.9713 (4); c: y = 0.1482x+2.091, R2 = 0.9975.

Baixar (242KB)
Metadados
9. Fig. 7. Kinetic curves of swelling of pectin–arabinogalactan–Ca2+ gels ([Ca2+] = 0.25 wt.%) of 50 : 50 vol.% composition in the coordinates of equations (4) (a) and (5) (b) at pH of the medium 4(1), 6 (2), 9 (3). a: y = 0.1802x, R2 = 0.9843 (1); y = 0.2914x, R2 = 0.9814 (2); y = 0.1783x, R2 = 0.9826 (3); b: 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).

Baixar (180KB)
Metadados

Nota

1Supplementary materials are available by the DOI of the article: 10.31857/S2308112024030032


Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024