Extraction and characterization of sodium alginate from Moroccan Laminaria digitata brown seaweed

Resumo

O alginato de sódio da alga marroquina Laminaria digitata marrom foi extraído em diferentes condições. O rendimento da extração foi afetado pela temperatura de extração e pelo tamanho das amostras. Os alginatos foram purificados por reprecipitação com etanol e caracterizados por 1H NMR, espectroscopia de fluorescência e espectroscopia de infravermelho, a fim de determinar suas propriedades estruturais e físico-químicas. As medições viscosimétricas forneceram uma viscosidade intrínseca de 2,542 dL/g, o que permite calcular o valor médio da massa molar (1,14 × 105 g/mol). Ao analisar os espectros 1H NMR, os alginatos L. digitata marroquinos mostraram uma alta quantidade de blocos manorônicos e gulurônicos homopoliméricos (FMM = 0,47) e (FGG = 0,41), respectivamente, enquanto as frações de blocos alternados (FMG = 0,06 e FGM = 0,06) mostraram valores inferiores aos previamente descritos na literatura. O valor da razão M/G é 1,12 permitindo a preparação de alginatos adequados para formar géis macios e elásticos mais do que quebradiços. As características obtidas para Laminaria digitata marroquina podem ser úteis para obter complexos polieletrólitos para a produção de micro e nanopartículas de liberação de drogas. Em alguns casos, é necessário um polissacarídeo carregado com baixa viscosidade.

Abstract

Sodium alginate from Moroccan Laminaria digitata brown seaweed were extracted under different conditions. The extraction yield was affected by the extraction temperature and the samples’ size. Alginates were purified by re-precipitation with ethanol and characterized by ¹H NMR, fluorescence spectroscopy and infrared spectroscopy, in order to determine their structural and physicochemical properties. Viscosimetric measurements gave an intrinsic viscosity of 2.542 dL/g which permits to calculate the average molar mass value (1.14 × 10⁵ g/mol). By analyzing ¹H NMR spectra, Moroccan L. digitata alginates showed a high quantity of both homopolymeric mannoronic and guluronic blocks (F_MM = 0.47) and (F_GG = 0.41) respectively, while the alternating block fractions (F_MG = 0.06 and F_GM = 0.06) showed low values than those previously described in the literature. The M/G ratio value is 1.12 allowing the preparation of alginates suitable to form soft and elastic gels more than brittle ones. The characteristics obtained for Moroccan Laminaria digitata may be useful to obtain polyelectrolyte complexes for the production of drug delivery micro- and nanoparticles. In some cases, a charged polysaccharide with low viscosity is needed.