Modificaciones del tamaño de partícula y potencial zeta en suspensiones de goma de vinal (Prosopis ruscifolia) por efectos del pH y presencia de electrolitos

BUSCH, MARÍA VERÓNICA; SANTAGAPITA, PATRICIO R.; BUERA, M. PILAR

Rosario

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica (CAFQI2013); 2013

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Las semillas del árbol de vinal (Prosopis ruscifolia) tienen un interesante polímero (goma de vinal, VG). Además de ser utilizado como emulsionante, espesante o estabilizante para sustituir las gomas importadas como la goma guar (GG) en la industria de alimentos o farmacéutica, podría tener propiedades especiales que lo diferencien para preparar sistemas de encapsulación de biomoléculas. Conocer y comprender las propiedades electrostáticas de las partículas de biopolímeros en suspensiones ayuda a predecir su capacidad de agregación, interacción con otros componentes y sus posibles aplicaciones en la industria. El objetivo del presente trabajo fue caracterizar el polímero extraído de vinal en cuanto a tamaño de partícula y potencial zeta (z), evaluando el efecto de los cambios de pH y de la presencia de electrolitos, y realizar una comparación con una goma comercial como la GG. Se preparó una suspensiónde VG y GG (100 mg/L), con 30 min de sonicación y 24 h de agitación. El pH se modificó entre 2 y 12 (HCl y NaOH 0,1 y 0,01 M). Se prepararon soluciones de CaCl2 y MgCl2 (entre 10-5 y 1 M). Para las mediciones de tamaño (promedio z) y z se utilizó un Malvern Zetasizer con un Malvern Zetasizer Nano Zs y la tecnología M3-PALS. La VG presentó un diámetro hidrodinámico promedio entre 450 (pH 2) y 300 nm (pH 12) y fue polidisperso. El z de la VG estuvo en un rango entre cero (pH 2) y -14 mV (pH 12). Este comportamiento es característico de polisacáridos neutros cuyos únicos grupos funcionales son alcohólicos. Éstos, al desprotonarse a pH alcalinos, cargan negativamente a la partícula polimérica. La GG mostró tamaño de partícula menor y tendencias similares en cuanto al tamaño y el z en función del pH, manteniéndose constante hasta pH 7 y disminuyendo más rápidamente a pHs alcalinos. En presencia de NaCl (10-3 M) ambas gomas mostraron valores mayores de tamaño de partícula, especialmente a pHs ácidos. Este hecho se puede relacionar con una conformación polimérica más extendida al aumentar el apantallamiento de cargas y disminuir la repulsión electrostática por la presencia de electrolitos. Ambas gomas respondieron de igual forma en presencia de sales de Ca y Mg. En estos sistemas el z se mantuvo cercano a 0 mV para pH 2, en todas las concentraciones estudiadas. A pH 5, al incrementar la concentración de electrolito, el z fue aumentando (desde -6 mV) hasta alcanzar valores cercanos a cero (a concentraciones > 10-2 M). A todas las concentraciones de electrolitos estudiadas el tamaño de partícula fue mayor que el de las soluciones en ausencia de electrolitos tanto a pH 2 como a pH 5, presentando un gran incremento de tamaño (entre 800 y 1000 nm) a concentraciones de calcio y magnesio > 10-2 M, indicando su agregación. Este trabajo presenta un aspecto importante de las gomas de vinal y guar en cuanto al manejo de tamaño de partícula e interacciones intermoleculares a través del control del pH y la concentración de electrolitos. Además se pueden seleccionar rangos de pH y concentración de electrolitos y explotar las similitudes o diferencias entre ambas, según la aplicación. Agradecimientos: ANPCyT (PICT 0928) y COIMBRA.