Estudio reológico y teórico de la interacción k-carragenina y Ca2+

Abstract

La κ-carragenina1es un galactano sulfatado, extraído a partir de diferentes especies de algas marinas rojas, principalmente de Kappaphycus alvarezii y es conocida por formar geles con diferente firmeza y resistencia a la temperatura dependiendo de la presencia de iones específicos. El objetivo del estudio fue explorar la gelificación y fusión del sistema κ-carragenina–Ca2+ utilizando reometría de cizalla oscilatoria de baja amplitud y química computacional para representar el diagrama de transición sol–gel y explicar la manera en la que interactúan las moléculas de polímero con los iones Ca2+ . Se demostró la aplicabilidad e idoneidad del método de la tan de δ para determinar las temperaturas de gelificación (Tg) y fusión (Tm) precisas del sistema κ carragenina–Ca2+ . Se utilizó una concentración fija de polímero (1% p/p) y fuerza iónica en el intervalo de 0 a 100 mM. El comienzo de la gelificación en el enfriamiento y la pérdida de estructura del gel en el calentamiento se desplazaron a temperaturas progresivamente más altas tras la adición gradual de CaCl2, con histéresis térmica. Se graficó la concentración iónica total (CT) versus el inverso de las temperaturas Tg y Tm en un diagrama de transición que define al menos dos transiciones conformacionales para κ-carragenina sola y en presencia de iones Ca2+ . Las pendientes de regresión para las curvas de enfriamiento y calentamiento del diagrama de transición resultaron ser diferentes entre sí, indicando un posible punto crítico para valores de CT por debajo de 10 mmol/dm3 . El modelado por computadora a nivel teoría del funcional de la densidad (TFD) reveló que la κ-carragenina puede presentar puentes de hidrógeno intra e intermoleculares y coordinación con iones Ca2+.