Netsu Sokutei, 35 (1), p. 19, (2008)



Thermal Properties of Thermo-Irreversible Polysaccharide Hydrogels

物理的会合や化学架橋によって形成する多糖ヒドロゲルの熱的性質に関する最近の研究について解説する。多糖水溶液はイオン架橋,凍結?解凍法,化学架橋などによって熱不可逆性ヒドロゲルを形成する。低メトキシルペクチンやアルギン酸ナトリウムのような多糖電解質はカルシウムのような2価カチオンを添加するとヒドロゲルを形成する。多糖分子は2価カチオンを介在してegg box構造と呼ばれる特徴的な架橋領域が形成される。カルシウム架橋型ペクチンやカルシウム架橋型アルギン酸ヒドロゲルの粘弾性的性質は水中での熱機械分析(TMA)で測定することができる。ヒドロゲルの動的弾性率は,架橋領域の増加とともに増加する。従来単独ではゲル化しないと報告されていたローカストビーンガム水溶液を凍結?解凍を繰返すと柔らかいゲルを形成する。DSCによる研究では,ローカストビーンガムに束縛された水が存在することが明らかである。水中で化学架橋することで得られる,新しいタイプの多糖ヒドロゲルについても述べる。化学架橋ヒドロゲルは調製方法により柔軟性の異なるゲルが得られるが,調製方法にかかわらず,熱的に安定である。
Recent studies on thermal properties of thermo-irreversible polysaccharide hydrogels formed by physical and chemical cross-linking are reviewed. Aqueous solution of polysaccharides forms thermo-irreversible hydrogels via ionic linkage, hydrogen bonding formed by freezing-thawing and chemical linkage. Polysaccharide electrolyte solutions, such as low-methoxyl pectin and sodium alginate, form various kinds of hydrogels when divalent cations are added. Polysaccharide molecules wrap divalent cations and an unique cross-linking zone known as egg-box structure is formed. Viscoelastic properties of Ca-pectin and Ca-alginate hydrogels are measured by thermomechanical analysis (TMA) in water. Dynamic modulus of hydrogels increases with increasing the cross-linking zone. Locust bean gum (LBG), which has been accepted as a non-gelling polysaccharide, is found to form soft gel by freezing-thawing. DSC studies on water restrained by LBG hydrogels are briefly presented. Thermal characteristic of new type polysaccharide hydrogels obtained by chemically linking in water are also introduced. The above rigid and soft hydrogels are thermally stable regardless of preparation method.