L’acido alginico è un biopolimero che ha formula (C6H8O6)n che è il principale costituente della parete cellulare delle alghe brune marine appartenenti alla famiglia delle Laminariaceae. È formato dalla copolimerizzazione a blocchi dell’acido mannuronico e dell’acido guluronico legati tramite un legame 1,4-glicosidico. L’acido alginico a causa della sua natura idrofila, si trova solitamente in forma idrata come gomma viscosa o sotto forma di alginato di sodio o di calcio.
L’acido alginico e i suoi sali, tipicamente di sodio, calcio e ammonio, quando sono esposti all’aria, assorbono umidità analogamente alla cellulosa ma in misura di gran lunga maggiore. È un acido poliuronico isolato per la prima volta dal chimico inglese Stanford nel 1883 e fu commercializzato per la prima volta nel 1910 in Gran Bretagna.
Proprietà dell’acido alginico
Si presenta poco solubile in acqua e nei solventi organici come, ad esempio l’etanolo, il cloroformio e l’etere etilico, sebbene sia altamente igroscopico e si solubilizza moderatamente nelle soluzioni di carbonato di sodio, idrossido di sodio e di fosfato di sodio. Si presenta in forma filamentosa, granulosa o sotto forma di polvere da bianca a bruno-giallastra.
Può assorbire da 200 a 300 volte il suo peso in acqua e una sua soluzione al 3% m/m ha un pH tra 2 e 3.4. L’ aggiunta di un sale di calcio, come il citrato di calcio o il cloruro di calcio, provoca la reticolazione del polimero.
La viscosità delle soluzioni di acido alginico aumenta all’aumentare della concentrazione e diminuisce al crescere della temperatura. Forma sali poco solubili con i metalli alcalino-terrosi ad eccezione del magnesio.
Preparazione
Per ottenere l’acido alginico, il cui contenuto su base solida secca varia dal 22% al 35% si utilizzano le alghe brune la cui raccolta viene effettuata circa quattro volte l’anno. La biomassa viene spesso inizialmente trattata con la formaldeide con lo scopo di sbiancarla ed evitare la pigmentazione dell’acido alginico e degli alginati. La soluzione di formaldeide reagisce con i composti fenolici delle alghe, dà luogo a una reazione di polimerizzazione che rende insolubili le sostanze coloranti.
Nella fase successiva si passa all’acidificazione con acidi minerali come, ad esempio, l’acido solforico, per rimuovere i sali e la formaldeide residua, i polifenoli e i polisaccaridi. In condizioni di pH pari a circa 4 i sali di alginato vengono convertiti in acido alginico. La fase centrale è l’estrazione alcalina che avviene a una temperatura di circa 100°C in presenza di una soluzione di carbonato di sodio e, in taluni casi di fosfato di sodio, per convertire i sali di calcio e magnesio insolubili in alginato di sodio purificato solubile.
Il successivo trattamento con acido solforico consente l’ottenimento dell’acido alginico insolubile che viene raccolto e purificato. Nel processo di estrazione è necessario ottimizzare la temperatura, il tempo di estrazione, la concentrazione degli alcali e il consumo del solvente utilizzato per la precipitazione degli alginati.
Usi e applicazioni
E’ un ingrediente alimentare approvato dalla Food and Drug Administration, ente governativo statunitense che si occupa della regolamentazione dei prodotti alimentari e farmaceutici, nelle zuppe e nei preparati per zuppe come emulsionante, addensante e stabilizzante.
L’acido alginico non è un antiacido, ma a causa del suo unico meccanismo d’azione, viene aggiunto ad alcuni preparati antiacidi come idrossido di alluminio e carbonato di magnesio, per aumentarne l’efficacia nel trattamento e nel sollievo dei sintomi del reflusso esofageo.
Esso infatti, a contatto con la saliva, che contiene, tra i suoi sali il bicarbonato di sodio, a seguito di reazione, dà luogo alla formazione dell’alginato di sodio. Quest’ultimo, a contatto con i succhi gastrici che hanno un pH compreso tra 2 e 3 forma un gel avente un pH quasi neutro che crea una barriera fisica impedendo il reflusso gastroesofageo.
Le caratteristiche uniche dell’acido alginico, come la biocompatibilità, le blande condizioni di gelificazione richieste, la bassa tossicità, il relativo basso costo, consentono inoltre lo sviluppo di idrogel di alginato e derivati di alginato