ArtículoLa goma arábiga-Chitosan Complex coacervación
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Figuras
Citando los artículos
Hugo Espinosa-Andrews , Juan G. González-Báez ,Francisco Cruz Sosa- , y E. Jaime
Vernon-Carter *
Difteria y DBT Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, San Rafael Atlixco No. 186,
Ciudad de México 09340, México
Biomacromoléculas , 2007 , 8 (4), pp 1313-1318
Doi: 10.1021/bm0611634
Fecha de publicación (Web): 22 de marzo 2007
Copyright © 2007 American Chemical Society
Sección:
Productos farmacéuticosAbstracto
La formación de complejos electrostáticos de goma arábiga (GA) con quitosano
(Ch), dos polisacáridos de carga opuesta, como una función de la relación de
biopolímeros (R GA / Ch ), biopolímeros concentración total (TB conc ), pH y fuerza
iónica, se investigó. Las condiciones en las que se determinaron inter-
biopolímero formar complejos mediante el uso de mediciones de movilidad
electroforética turbidimétricos y en la fase de equilibrio y mediante la
cuantificación de la masa en la fase de precipitado. Los resultados indicaron
que el rendimiento óptimo de coacervado se logró a R GA / Ch = 5,
independientemente de la TB concen el pH resultante de soluciones bajo
condiciones de mezcla. Los altos rendimientos de coacervado producido en un
intervalo de pH 3,5 a 5,0 para R GA / Ch = 5. Rendimiento coacervado fue
disminuido drásticamente a valores de pH por debajo de 3,5 debido a un bajo
grado de ionización de las moléculas de GA, y a valores de pH por encima de 5
debido a la baja solubilidad del quitosano. El aumento de la fuerza iónica,
disminuyó el rendimiento de coacervado debido al blindaje de grupos ionizados.
Introducción
Las macromoléculas son los principales componentes de los productos alimenticios
formulados, y el control de las propiedades estructurales de las proteínas y los
polisacáridos es un tema de investigación de ancho. 1,2 interacciones entre
macromoléculas de alimentos puede ser repulsiva o atractiva, destacando dos
fenómenos opuestos: incompatibilidad biopolímero y complejo formación. 1-4 La
formación de complejos puede ser soluble o insoluble. 5 Los complejos insolubles
concentrarse en gotas de coacervado líquido, dando lugar a una separación de
fases de la mezcla en dos capas líquidas. 5 La palabra "coacervado" se deriva del
latín " co "(juntos) y" acerv "(un montón) para significar la unión anterior de las
partículas coloidales. 6,7
IUPAC define coacervación como la separación en dos fases líquidas en sistemas
coloidales (la fase más concentrada en el componente coloide es el coacervado, y
la otra fase es la solución de equilibrio). 8 El fenómeno se puede dividir en "simple"
y coacervación "complejo" .Brevemente, coacervación simple se ocupa
generalmente de sistemas que contienen sólo un soluto coloidal, mientras que la
coacervación compleja se ocupa generalmente de sistemas que contienen más de
un coloide. Coacervación simple es un proceso que implica la adición de una
sustancia fuertemente hidrófilo a una solución de un coloide, que hace que las dos
fases para formar: una fase rica en gotitas coloidales y la otra pobre en tales
gotitas. Este proceso depende principalmente del grado de hidratación producido,
una variable para controlar difícil.Por otra parte, la coacervación compleja se ha
encontrado para ser principalmente dependiente de pH y se ha informado que se
producen en sistemas que contienen dos coloides dispersos de carga eléctrica
opuesta. Las condiciones óptimas para la coacervación compleja se obtienen
cuando el pH se ajusta a un punto en equivalentes de moléculas de carga opuesta
de los dos coloides están presentes, debido a que el mayor número de enlaces
salinos formar en este punto. 9,10
Estos complejos tienen muchas aplicaciones, incluyendo el papel de copia sin
carbón, 11sustitución de la grasa, 12 separación de
proteínas, 13 microencapsulación, 14-17 cosméticos,18,19 comida, 20,21 y la inmovilización
de enzimas. 22
Un número de estudios han demostrado que la coacervación compleja se podría
obtener en mezclas de proteína-polisacárido, siempre que los parámetros de
disparo externo interacciones electrostáticas (es decir, pH, fuerza iónica, relación
de biopolímeros, los biopolímeros concentración total, temperatura, densidad de
carga, rigidez y polielectrolito) están controlada con precisión. 6,23-29
La formación de complejos es impulsado por el incremento de la entropía debido a
la expulsión de los iones pequeños de las capas dobles alrededor de las cadenas
de polielectrólito individuales, mientras que en el caso de polielectrolitos débiles, el
polielectrolito es capaz de aumentar la carga de los grupos de polielectrolitos, lo
que implica una mayor disminución de la energía libre. 30 La naturaleza de los
complejos de proteína-polisacárido también está influenciada por factores
entrópicos, tales como flexibilidad y / o transiciones entre conformaciones
globulares y extendida, y por contribuciones de entalpía, que a su vez están
regulados por la relación de proteína-polisacárido , la naturaleza y la densidad de
las cargas sobre los biopolímeros. Existe escasa información sobre los factores que
influyen en polisacáridos iónicos de polisacáridos interacciones. Recientemente, se
informó de que la goma de mezquite, un polisacárido muy similares en
composición química a la goma arábiga, formado complejos solubles con quitosano
en agua mineral aceite interfaces planas 31 y alrededor de minerales de aceite-en-
agua. 32 En ambos casos, los sistemas exhiben propiedades viscoelásticas que eran
altamente dependientes de la goma de mezquite-quitosano relación.
Chitosan (Ch) es el segundo polisacárido más abundante en el mundo y se obtiene
alcalina N -desacetilación de la quitina. El uso del quitosano en la industria de la
alimentación es particularmente prometedor debido a su biocompatibilidad y la no
toxicidad. 33 El quitosano es un polisacárido heterogéneo binario que consta
principalmente de 2-acetamido-2-desoxi-β- D -glucopiranosa y 2-amino-2-desoxi -
β- D -glucopiranosa residuos, el residuo siendo este último responsable de su carga
catiónica a valores de pH ácidos. Las propiedades de la quitosana en solución
depende del peso molecular, el grado de desacetilación, el pH y la fuerza
iónica. 34,35El p K un valor de los segmentos de la glucosamina es 6.3-7. 35 A pH bajo y
fuerza iónica baja, la viscosidad intrínseca de quitosano aumenta rápidamente,
debido a la fuerte electrostática segmento del segmento repulsión, adopta una
conformación extendida, y la rotaciónflexibilidad de sus cadenas son relativamente
grandes para un polielectrolito polisacárido. Sin embargo, debido a los anillos de
azúcar voluminosos, la flexibilidad está limitada si se compara con la de
polielectrolitos con un esqueleto de hidrocarburo. 35
Goma arábiga (GA) es un polielectrolito cargado negativamente que se utiliza
ampliamente en la industria debido a su alta solubilidad y baja viscosidad a altas
concentraciones, y buenas propiedades emulsionantes y
microencapsulación. 36,37 Es un arabinogalactano compone de tres fracciones
distintas con proteína diferente contenidos y diferentes pesos moleculares. 3,38 El
análisis de composición de GA revela la presencia de una cadena de galactano de
transporte principal galactosa fuertemente ramificado / cadenas laterales de
arabinosa. El resto de carbohidrato está compuesto de D -galactosa ( 40% de los
residuos), L -arabinosa ( 24%), L -ramnosa ( 13%), y dos tipos de ácidos
urónicos, responsable del carácter polianiónico de la goma, D -ácido glucurónico (
21%) y 4 - O -metil- D -ácido glucurónico ( 2%). Se ha sugerido que este
polisacárido tiene una "flor de acacia" de tipo de estructura con un número de
unidades de polisacáridos enlazados a una cadena polipeptídica común. 5,39 Esta
función es responsable de su actividad superficial y buena formación de película
viscoelástica capacidad. 40 La molécula de GA es algo globular, pero la apertura de
su estructura y su posible existencia en una forma en espiral son posibles y, en
cierto grado, depende de la cantidad de la disociación iónica de las unidades de
ácido urónico o sus sales. En la forma normal de sal a pH casi neutro, estos grupos
carboxilo disociado será en gran medida, y la repulsión de Coulomb resultante de
los grupos cargados negativamente carboxilato hará que la molécula de asumir
una abierta, altamente cargado, estructura expandida. 41
Sin embargo, se ha informado de que la goma arábiga no proporciona estabilidad a
largo plazo frente a la oxidación a monoterpenos 42 y el aceite de naranja. 43 Por lo
tanto, un tema de investigación interesante sería la de investigar sus interacciones
con otros biopolímeros para mejorar sus propiedades de barrera contra la
oxidación. Por otra parte, el quitosano se utiliza ampliamente en la industria
alimentaria, ya que forma fuertes, películas flexibles y claras que exhiben buenas
propiedades de barrera contra el oxígeno. 44 Por lo tanto, el uso combinado de la
goma arábiga con quitosano podría proporcionar un complejo electrostático entre
biopolímero que podrían formar películas fuertes viscoelásticas alrededor de las
gotitas de aceite y les proporcionan buenas propiedades de barrera contra la
oxidación. Este trabajo tiene como objetivo investigar la formación de
coacervación compleja entre la goma arábiga y el quitosano como una función de
la relación de biopolímeros (goma arábiga / quitosana), biopolímeros concentración
total, pH y fuerza iónica, así como para obtener información útil para su uso en
aplicaciones prácticas.
Materiales y Métodos
Materiales. quitosano (peso medio molecular, grado de desacetilación: 79%) se
adquirió de Sigma-Aldrich (St. Louis, MO). Goma arábiga ( Acacia senegal )
lágrimas fueron adquiridos de Industrias Ragar, SA de CV (México DF, México).
Preparación de mezclas de Biopolímeros. soluciones madre de quitosano (2%
w / w) y goma arábiga (20% w / w) se prepararon mediante la dispersión de los
primeros en MilliQ de agua de grado con 0,1 N HCl y el segundo en MilliQ de agua
de grado, respectivamente . Las soluciones se agitaron suavemente durante 12 h y
se almacenó durante la noche a 4 ° C, para asegurar la completa hidratación de los
biopolímeros. Quince soluciones de biopolímeros (TB conc R GA / Ch ) se prepararon, que
contenía diferentes concentraciones totales de peso biopolímeros (TB conc ) y
diferentes relaciones en peso de goma arábiga al quitosano (R GA / Ch ), mediante la
mezcla de la cantidad de los dos soluciones stock, y mediante la adición de MilliQ
de agua de grado cuando sea necesario, y cuyas composiciones fueron: TB 1,00 R 3 ,
TB 1,25 R 4 , TB 1,50 R 5 , TB 1,75 R 6 , TB 2,00 R 7 , TB 2,00 R 3 , TB 2,50 R 4 , TB 3,00 R 5 , TB 3,50 R 6 ,
TB 4,00 R 7 , TB 4,00 R 3 , TB 5,00 R 4, TB 6,00 R 5 , TB 7,00 R 6 y TB 8,00 R 7 . Sin conservantes se
añadieron a las soluciones, ya que el quitosano está informado de actuar como
bactericida y fungicida. 44 Las soluciones se mantuvieron en reposo 72 h a
temperatura ambiente antes del análisis. Todas las mediciones se realizaron por
triplicado, y sus medios se informó con sus desviaciones estándar.
Rendimiento coacervado. La fase de equilibrio se separó de la fase de
coacervado por decantación, y la última fase se secó a 36 ° C hasta peso constante
se logró. El rendimiento de coacervado se determinó por medio del balance de
masa utilizando la siguiente ecuación: donde m o biopolímeros
es el peso total de polvo usado para hacer las soluciones de biopolímeros, y m i es
el peso de la fase de coacervado se secó.
Composición de la fase de coacervado y de la fase de equilibrio. La fase de
coacervado relación de biopolímeros (CPBR GA / Ch ) se determinó utilizando un equipo
de análisis elemental PE2400 serie II CHNS / O Analyzer (Perkin-Elmer, EE.UU.). En
el modo de funcionamiento CHN, el equipo utiliza un método de combustión a 980
° C para convertir los elementos coacervado a los gases simples (CO 2 , H 2 O y
N 2 ). GA y Ch, como espacios en blanco, y luego los coacervados diferentes se
oxida primero en un ambiente de oxígeno puro. Los productos fabricados en la
zona de combustión son CO 2 , H 2 O y N 2 . Los gases resultantes se
homogeneizaron y controlada a las condiciones exactas de la presión, la
temperatura y volumen. Los gases homogeneizadas se permitió para despresurizar
a través de una columna donde fueron separados en un paso a paso de estado
estacionario manera y se detecta como una función de sus conductividades
térmicas. Total de C, H y N se calcularon con una precisión de 0,1 g por el software
del equipo. Experimental% GA (GA% E ) en los coacervados se calculó con la
siguiente ecuación: donde GA%, Ch%, y coacervado
% corresponde al% N encontrado de GA, Ch, y las muestras de coacervado
correspondientes, respectivamente. N fue seleccionado para la determinación de la
composición de la mezcla, ya que proporciona un elemento diferencial razonable
entre GA y cap. Fase de equilibrio biopolímeros relación (EPBR GA / Ch ) se determinó
por medio del balance de masa.
Movilidad electroforética. La movilidad electroforética de la fase de equilibrio se
determinó usando un instrumento de electroforesis de partícula (Zetasizer Nano-
ZS, Malvern Instruments, Worcestershire, UK). La esencia de un sistema de
microelectroforesis clásica es una célula capilar con electrodos en cada extremo al
que se aplica un potencial. Las partículas se mueven hacia el electrodo, y su
velocidad se mide y se expresa en la fuerza de la unidad de campo como su
movilidad. Cada solución de equilibrio de fases no diluido fue puesto en una celda
de inmersión universal equipada con electrodos de platino. El aparato se calibró
previamente con látex estándar (-50 ± 5 mV). Las mediciones se realizaron en el
pH resultante (3,8 ± 0,1) ("natural" pH) de la diferente TB conc R GA / Ch soluciones a 25
º C.
Mediciones turbidimétrico. mediciones turbidimétricos proporcionar
información con respecto a los complejos solubles. Un Spectronic Genesys 2 UV /
vis (Spectronic Unicam, Rochester, NY) espectrofotómetro fue utilizado para seguir
la turbidez de la fase de equilibrio a una longitud de onda de 600 nm a 25 ± 1 ° C
sin agitación. Las muestras se colocaron en cubetas de 1 cm de paso de
longitud. La turbidez se registró y se calcula como sigue: donde L es la
longitud del camino óptico (cm), I t es la intensidad de la luz transmitida, y I 0 es la
intensidad de la luz incidente.
Efecto de la sal y de pH en el Rendimiento coacervado. La solución de
biopolímero TB conc R GA / canal que produjo el mayor rendimiento de coacervado
bajo naturales condiciones de la solución de pH o bien se añadieron diferentes
concentraciones de NaCl (0, 25, 50, 75, 100, 125, y mM 150) o había su pH
ajustado a 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0, 5,5, 6,0, 6,5, y 7,0 por adición de HCl (0,1 N)
o NaOH (0,1 M) como se requiera, para determinar el efecto de ambos factores en
el rendimiento de coacervado.
Resultados y Discusión
Coacervado rendimiento y la composición. El rendimiento de coacervado se
usa para entender el efecto de la relación de biopolímero peso, pH, concentración
de sal, y la concentración total de biopolímeros sobre la eficiencia de coacervación
compleja entre la goma arábiga y el quitosano. Todos estos factores influyen en la
configuración tridimensional y la densidad de carga relativa entre ambos
biopolímeros, que a su vez afectan el grado de interacción electrostática entre
ellos. Después de la separación de fases, la fase de coacervados se mantuvo
viscoso líquido-como, muy similar a la informada por Weinbreck et al. 3 Figura
1muestra el rendimiento de un coacervado como una función de la relación de
biopolímero peso y la concentración de biopolímero total (obtenido a partir de la%
en peso de quitosano y R GA / Ch ).Un máximo con un rendimiento del coacervado se
obtuvo en una relación de biopolímeros de 5, independientemente de la
concentración de biopolímero total utilizado. La coacervación compleja entre los
dos biopolímeros es el resultado de las interacciones que tienen lugar entre grupos
carboxílicos (-COO - ) de goma arábiga y los grupos amino (-NH 3 + ) de quitosano.
La Figura 1 (a) coacervado rendimiento; (b) relación de fase de coacervado biopolímeros, y (c) fase de
equilibrio biopolímeros relación, como una función de biopolímeros proporción de mezcla y la
concentración de biopolímeros total después de 72 h.
Aparentemente, una relación de carga estequiométrica entre ambos biopolímeros
se produce a una relación de GA / Ch de 5, induciendo la máxima interacción
electrostática entre ambos biopolímeros. Este fenómeno implica que la
neutralización de carga entre ambos tipos de macromoléculas se produce. Como el
R GA / Ch aleja más de R 5 , el balance de carga entre las macromoléculas también se
desplaza más lejos de su relación estequiométrica, y el rendimiento de coacervado
disminuye más pronunciadamente. La disminución en el rendimiento de
coacervado R 5 a R 7 era evidente, pero no se vio afectada en términos generales
por la concentración de biopolímero total. Por otro lado, coacervado rendimiento
disminuyó marcadamente y era altamente dependiente de la concentración de
biopolímero total en R 4 y R3 (Figura 1a). Estos resultados son relevantes, ya que
indican que a relaciones de biopolímeros bajas (R 3 y R 4 ) las concentraciones de
biopolímeros relativamente altas son necesarias para la obtención de los
rendimientos de coacervado alrededor de 80% o más, pero que a relaciones más
altas de biopolímero (R 5 , R 6 , y R 7 ) no hay prácticamente ninguna diferencia en
el rendimiento de coacervado si un 2, 4, u 8% en peso total de biopolímeros
concentración se utilizó. En el diseño de productos alimentarios específicos, estos
resultados deben ser tomados en consideración. El efecto de la concentración total
de biopolímero en el rendimiento de coacervado probablemente puede explicarse
mejor en términos del comportamiento polielectrolito de macromoléculas. 45 La
ionización de las ayudas de función adjuntos en la solubilización del polielectrolito,
que se disuelve para dar un poliión y contraiones. El poliión tiene un gran número
de cargas en las proximidades porque están unidos a la cadena principal
macromolecular, y aunque el poliión tiene movilidad, las cargas individuales unidos
a la cadena no lo hacen. No todos los contraiones son libres de moverse. Los iones
libres forman una nube contraión sobre la poliión, mientras que los iones
inmovilizados se une a un sitio específico o punto de la cadena principal
macromolecular. Como la solución de polielectrolito se diluye, más y más de los
contraiones unidos sitio-se liberan, la construcción de la carga del ion macro, que
se expande. Expansión de la dilución no se puede producir de forma indefinida,
debido a limitaciones de la flexibilidad en la cadena principal macromolecular. La
ampliado más es la poliión, mayor es la "rigidez" de la cadena principal
macromolecular, de modo que los sitios expuestos cargados poseen menos
libertad para la interacción. Este fenómeno además del hecho de que el número de
poliiones disponibles en sistemas diluidos son más bajas explican el fuerte
descenso en el rendimiento de coacervado en concentraciones bajas
biopolímeros. A concentraciones relativamente altas biopolímeros, el grado de
ionización de la macromolécula es menor, y la flexibilidad de la cadena principal
macromolecular es mucho mayor ya que es menos expandida, de manera que los
sitios cargados son más fácilmente disponibles para la interacción, lo que resulta
en un mayor rendimiento de coacervado . Estos resultados son importantes dado
que señalar que las concentraciones totales ni demasiado bajo ni alto biopolímeros
permitir la formación de un coacervado eficiente.
El análisis elemental para GA era 42,64% C, 6,20% H, 0,64% y N, mientras que
para el Canal fue 34,14% C, 6,58% H, 6,27% y N. Análisis elemental para los
coacervados diferentes variaban enentre 42.38-45.51% C,% H 6.05-6.81, 1.38-
1.89% y N. El% GA E se encuentra en los coacervados diferentes se da en la Tabla
1.
Tabla 1. Gum Arabic Experimental% detectada en el análisis elemental en los
coacervados diferentes
TB 1,00 R 3 8,00% TB 2,00 R 3 26,9% TB 4,00 R 3 60,2%
TB 1,25 R 4 51,3% TB 2,50 R 4 67,5% TB 5,00 R 4 72,5%
TB 1,50 R 5 80,6% TB 3,00 R 5 77,3% TB 6,00 R 5 79,0%
TB 1,75 R 6 77,2% TB 3,50 R 6 68,9% TB 7,00 R 6 62,2%
TB 2,00 R 7 67,4% TB 4,00 R 7 68,6% TB 8,00 R 7 67,4%
La Figura 1b muestra la relación de fase de coacervado biopolímero como una
función de la TB CR GA / Ch soluciones. En términos generales, CPBR GA / Ch aumentado
como el aumento de R en las soluciones staring biopolímeros, pero era más o
menos independiente de la concentración total de biopolímeros. La figura 1c
muestra la fase de equilibrio biopolímeros relación como una función de la TB C R GA /
Ch soluciones. Como en el caso de la Figura 1b, EPBR GA / Ch aumentado como el R
aumentado pero la concentración de biopolímero total también tenía un efecto, en
particular en R por encima de 5. Sin embargo, es interesante observar que,
mediante la comparación de la Figura 1b y c, se puede observar que en R 5 tanto la
CPBR GA / Ch y los EPBR GA / Ch valores eran muy cerca de 5, lo que indica que la fase de
coacervado y la fase de equilibrio estuvieron muy cerca de alcanzar el equilibrio.
Mediciones turbidimétrico. turbidimétricos mediciones también se pueden
emplear para seguir coacervación compleja. La turbidez en la fase de equilibrio
está relacionada con la formación de una fase no soluble, que puede precipitar o
permanecer estable durante un tiempo corto o largo. Esto implica que las
soluciones con mayor turbiedad tienen una mayor cantidad de macromoléculas de
soluciones translúcidos, este último indicativo de un rendimiento de coacervado
grande. Datos de turbidez de la fase de equilibrio del sistema GA-Ch para
relaciones de biopolímeros y concentraciones diferentes biopolímeros totales se
muestran en la Figura 2.
Figura 2 turbidez fase de equilibrio como una función de la relación de biopolímeros y concentración
biopolímeros total después de 72 h.
Turbidimétricos resultados de medición de acuerdo con los datos de rendimiento
de coacervado. Como puede verse, la relación en peso de biopolímero en la que la
turbidez mínima de la fase de equilibrio producido por cualquiera biopolímeros
concentraciones totales fue de R5 . Este comportamiento de la fase de equilibrio
indica que los complejos neutros entre ambos biopolímeros ocurrió que precipita
para formar la fase de coacervado. Por otro lado, en el R GA / Ch relaciones inferiores y
superiores a 5, aumento de la turbidez, probablemente debido a la formación de
complejos solubles. Un biopolímero puede adsorber sobre la superficie de las
partículas coloidales (por ejemplo, otro biopolímero) como resultado de (a) un
Coulomb (carga-carga) interacción, (b) las interacciones dipolares, (c) de unión de
hidrógeno, o (d) van der Waals interacción. Un equilibrio debe lograrse entre la
afinidad de biopolímeros y la superficie de la partícula uno por el otro y por el
disolvente. El resultado usual es que el biopolímero está ligado a la superficie en
un número de puntos, pero para algunos de su longitud que es capaz de
extenderse en la solución. Cuando dos partículas se juntan, se hace posible que un
biopolímero para formar un puente entre una partícula y otra, especialmente si la
densidad de adsorción sobre las superficies de las partículas no es demasiado alta
y el biopolímero es de masa molecular muy alto. 46,47 A altos valores de R, es
probable que las moléculas Ch actúan como un puente entre las moléculas puente
GA (floculación), pero a valores de R bajo el contrario en realidad puede suceder,
con las moléculas de GA puente moléculas Cap.
La movilidad electroforética. Electroforesis mediciones corroborar estos
resultados (Figura 3).Los datos positivos de electroforesis de la fase de equilibrio
indica que el predominio de grupos amina libres en la solución (que ocurre cuando
R GA / Ch valores fueron inferiores a 5), mientras que cuando los datos de
electroforesis fueron negativos, una mayor cantidad de restos carboxilo ionizados
predominaban en la solución ( ocurre cuando R GA / Ch valores fueron superiores a
5). Cuando los datos de electroforesis se aproximó a cero, que era indicativo de
que la neutralización de carga entre ambos biopolímeros fueron los fenómenos
predominantes.Este último fenómeno se produjo alrededor de una relación de
biopolímeros de 5 g de goma arábiga / g de quitosano, lo que confirma que en esta
relación de biopolímeros la mayor interacción entre los biopolímeros se logró,
independientemente de la concentración biopolímeros total utilizado. Una vez más,
se corroboró que a relaciones de biopolímeros bajas (R 3 y R 4 ) cuando la
concentración de biopolímero total fue relativamente bajo (1-2% en peso de R 3 y
1,25-2,5% en peso de R 4 ), las interacciones entre GA y Ch estaban restringidos
debido probablemente la rigidez de sus cadenas principales macromoleculares,
que eran más extendida en estas diluciones. Con relaciones de biopolímeros por
encima de 5 y cuantas concentraciones totales de biopolímeros, los esqueletos de
ambos macromoleculares poliiones poseía una mayor flexibilidad y capacidad
mejorada para así interactuar.
Figura 3 Equilibrio movilidad electroforética fase como una función de la relación de biopolímeros y
concentración biopolímeros total después de 72 h, a pH ≈ 3,8.
pH y la concentración de sal en el Rendimiento coacervado. El efecto del pH
y la concentración de sal en el rendimiento de coacervado, en base a las
mediciones turbidimétricas de la fase de equilibrio, se estudió para una relación de
biopolímeros de 5 y biopolímeros concentración total de 6,0% en peso (1,0% en
peso Ch. ). El pH de la solución de biopolímeros afectado el rendimiento de
coacervado como se muestra en la Figura 4.
Figura 4 La goma arábiga-quitosano rendimiento de coacervado y el equilibrio de fases turbidez como
una función del pH de soluciones, para la relación de biopolímeros de 5, biopolímeros concentración
total de 6% en peso, y después de 72 h.
Coacervado rendimientos obtenidos a valores de pH entre 3,5 y 5 fueron
relativamente más altos que los valores de pH a otros, como en este intervalo de
pH los biopolímeros cargar densidades de signo opuesto parecen ser
estequiométricamente equilibrado. Estos resultados han sido corroborados por los
valores de turbidez, que en estos valores de pH eran relativamente bajos. A
valores de pH por debajo de 3,5 y por encima de 5, coacervado rendimiento
disminuido, y como pH se movió más lejos a valores de pH inferiores a 3,5 o
valores de pH superiores a 5, el rendimiento de coacervado se redujo aún
más. Coacervado disminución del rendimiento cuando los valores de pH fueron a
continuación debido a la ocurrencia de dos fenómenos que tienen lugar 3,5: (i) la
protonación de los grupos carboxílicos de la goma arábiga, y (ii) la contracción de
la estructura molecular, los cuales parecen alcanzar un máximo a pH 2,5, de modo
que en este coacervación pH se suprime por completo. Por otro lado, a valores de
pH por encima de 5, coacervado rendimiento disminuyó principalmente debido a
los fenómenos asociados con la molécula de quitosano. Como las moléculas de
quitosano se acercan a su p K unvalor de 35 ( 6,3-7), su grado de disminución de
ionización y solubilidad, a tal punto que una cantidad considerable de moléculas de
quitosano precipitar a pH 7 (Figura 4). Además, un fuerte aumento de la turbidez
se produce a partir de pH 6,5 a pH 7 debido a la alta solubilidad de las moléculas
de GA, que a pH 7 han alcanzado casi el máximo grado de ionización. 48 En este
punto, es importante mencionar que todos los biopolímeros soluciones,
independientemente de las concentraciones totales de biopolímeros y la relación
de biopolímeros, exhibió un "natural" pH que cayó dentro de un valor de 3,8 ±
0,1. Esto significa que todos los biopolímeros mezclas estudiadas estaban cerca de
su valor de pH óptimo para inducir la interacción biopolímeros. La dependencia de
coacervación con pH ha sido descrita por varios autores,1,5,24,28 con los intervalos de
pH donde la interacción ocurrió dependiendo en gran medida de las propiedades
de macromoléculas tales como su densidad de carga y la flexibilidad macroion.
Rendimiento de coacervado fue inversamente proporcional a [NaCl]. Una gran
fuerza iónica es conocida para dificultar el establecimiento de pequeños iones
libres, por lo que suprime la fuerza impulsora para la formación de complejos, 30,49 y
la reducción efectiva de los sitios disponibles para las interacciones entre ambas
macromoléculas (Figura 5). Como [NaCl] aumentó, las interacciones entre las
macromoléculas cambiado. Este fenómeno se ha observado en goma arábiga-
suero aislado de proteína de 5 sistemas en los que la adición de concentraciones de
NaCl> 54 mM impedido de complejos de los biopolímeros. La cantidad de sal
añadida necesaria para disminuir drásticamente la coacervación, a veces llamado
el punto de resistencia a la sal, se encontró que era alrededor de una
concentración de NaCl 150 mM, donde se observó una disminución notable en el
rendimiento de coacervado (Figura 5).
Figura 5 La goma arábiga-quitosano rendimiento de coacervado y el equilibrio de fases turbidez como
función de la concentración de NaCl, para la relación de biopolímeros de 5, biopolímeros concentración
total de 6,0% en peso, y después de 72 h.
Conclusiones
Es posible formar complejos insolubles poliméricas entre dos polisacáridos
cargados de manera opuesta tales como goma arábiga y el quitosano, y existe una
relación óptima entre los biopolímeros. La turbidez fase de equilibrio y la movilidad
electroforética de los resultados, además de los de rendimiento coacervado,
indican que los mejores resultados se obtuvieron en una goma árabe-quitosano
relación en peso de 5, independientemente de la concentración de biopolímero
total utilizado. Los complejos electrostáticos formados son dependientes de pH y
fuerza iónica, pero la máxima interacción entre los dos biopolímeros se produjo en
un rango de pH entre 3,5 y 5, que está muy cerca de la "natural" pH de la solución
biopolímeros. La adición de concentraciones de NaCl de alrededor de 150 mM
provocó una disminución drástica en el rendimiento de coacervado. El uso de
coacervación compleja entre los polisacáridos pueden ser una alternativa
importante para la formulación altamente estables y funcionales aceite-en-agua
contra fenómenos de agregación y de la difusión de los agentes de deterioro, tales
como oxígeno, como presumiblemente estos complejos pueden formar capas
adsorbidas gruesas y viscoelástico alrededor del petróleo gotitas.
Reconocimiento
Nos gustaría dar las gracias al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México
(CONACyT) para financiar parcialmente este estudio a través de subvención
U45992-Z y la CBI Laboratorio Químico de la Universidad Autónoma Metropolitana-
Iztapalapa para compartir su equipo.
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