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

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

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.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

В. Киселев

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: mudarisova@anrb.ru
Ресей, 450054, Уфа, пр. Октября, 71

Р. Мударисова

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

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

Л. Бадыкова

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

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

С. Колесов

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

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

В. Мингалеев

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

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

Әдебиет тізімі

  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.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Supplementary materials
Жүктеу (422KB)
Метадеректер
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+.

Жүктеу (148KB)
Метадеректер
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 (%).

Жүктеу (79KB)
Метадеректер
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).

Жүктеу (84KB)
Метадеректер
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.

Жүктеу (134KB)
Метадеректер
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.%.

Жүктеу (138KB)
Метадеректер
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.

Жүктеу (242KB)
Метадеректер
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).

Жүктеу (180KB)
Метадеректер

Ескертпе

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


© Russian Academy of Sciences, 2024