Plastifikace kolagenního hydrolysátu glycerolem a nízkomolekulárními poly(ethylen glykoly)

Abstract

Plastifikační účinek glycerinu (GLY) a nízko-molekulárních polyethylen glykolů (PEG 300, PEG 400, PEG 600, PEG 3.350) na kolagenní filmy byl detailně studován thermickou analýsou (DSC a TGA). Filmy byly připraveny litím z 30 % (w/v) vodného roztoku hydrolysátu s obsahem plastifikátorů 0, 10, 30, 40 a 50 % (vztaženo na hmotnost práškového hydrolysátu) na silikonových deskách (123x70x1 mm) po odpaření rozpouštědla 60 h sušením při 35 oC. Na DSC byly filmy skenovány za ochranné dusíkové atmosféry při průtoku 150 ml.min-1 v otevřených miskách ve dvou bězích. První skenování bylo provedeno v teplotním intervalu deltaT = 25?150 oC, dT/d? = 5 oC/min za účelem odstranění volné vody, která je přirozeným plastifikátorem proteinů. Poté se vzorek, bez odstraňování z přístroje, ochladil na pokojovou teplotu a následovalo druhé skenování v teplotním intervalu deltaT = 25?350 oC, dT/d? = 5 oC/min. Dvojitým skenováním se získají výsledky, jež dovolují odlišit plastifikační účinek hydrofilního změkčovadla od plastifikačního účinku vlhkosti vázané ve filmu. Při přídavku 30 % plastifikátoru byly zaznamenány poklesy Tg: s GLY deltaT = ?77,1 oC, s PEG 300 deltaT = ?65,3 oC, s PEG 400 deltaT = ?41,2 oC, s PEG 600 deltaT = ?53,6 oC a s PEG 3.350 deltaT = ?25,7 oC.

The plasticizing efficiency of glycerol (GLY)and poly(ethylene glycols) of molecular mass 300?3350 Da (PEG 300?PEG 3350) for films of collagen hydrolysate (H) was assessed on the basis of the glass transition temperature depression (deltaTg). The plasticizing effect of hydrophilic plasticizers was separated from the plasticizing effect of water absorbed to H films by means of two-stage differential scanning calorimetry (DSC). The first stage of DSC, conducted in a temperature interval of 25?150 °C led to removal of absorbed water. The Tg values of un-plasticized films estimated in second DSC stage (after cooling the measured sample to 25 °C without withdrawal the sample from the instrument and running it again in the temperature range of 25?350 °C) correspond to value of dehydrated gelatin films and H films contain only structurally (more firmly) bound water (approximately 2.5% mass). With plasticized H films a decrease in Tg depending on the type and concentration of employed plasticizer was observed. With glycerol, Tg decreases with the film increasing glycerol concentration in film, with poly(ethylene glycols) it attains a certain limit level at their approximately 20% concentration in film. At 20% concentration the plasticizers under study gave a Tg depression (deltaTg) ? corresponding their plasticizing efficiency for H films ? was found as follows: GLY = ?66.8 °C, PEG 300 = ?48.8 °C, PEG 400 = ?47.1 °C, PEG 600 = ?50.3 °C and PEG 3350 = ?9.6 °C.