Rezepturarzneimittel

Natürliche Gelbildner: Gelatine und Polysaccharide

Gelatine, Stärke, Tragant und Alginate sind natürliche Gelbildner, die ausschließlich wässrige Gele aufbauen.

Prüfungsrelevanz: gut zu wissen ✓ gelesen
Das Wichtigste in Kürze5 Punkte
  • Gelatine, Stärke, Tragant und Alginate sind natürliche organische Gelbildner, die nur Hydrogele bilden.
  • Gelatine ist ein Protein tierischen Ursprungs, löst sich erst in der Wärme und bildet beim Abkühlen eine Gallerte.
  • Erhitzen über 80 °C und hohe Elektrolytkonzentrationen schädigen das Gelatinegel.
  • Am isoelektrischen Punkt ist Gelatine am schlechtesten wasserlöslich; Typ B (alkalisch) hat einen niedrigeren IEP als Typ A (sauer).
  • Stärke ist nichtionisch, Tragant und Natriumalginat aus Braunalgen sind anionisch und ungeeignet für ölige Zubereitungen.

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Worum es geht

Neben synthetischen Gelbildnern wie Carbomer nutzt die Rezeptur natürliche Makromoleküle aus Tier, Pflanze und Alge. Sie alle quellen in Wasser und bilden Hydrogele. Wer ihre Herkunft und Ladung kennt, kann ihre Grenzen bei Temperatur, Salzen und Ölen vorhersagen.

Gelatine

Gelatine entsteht durch Hydrolyse von Kollagen aus Haut und Knochen. Sie ist also ein Protein aus Aminosäuren und tierischen Ursprungs, anders als die pflanzlichen Gelbildner kein Polysaccharid. In Wasser bildet sie Molekülkolloide. Als Quellmittel dient sie für halbfeste Zubereitungen, etwa Gelatine-Vaginalzäpfchen.

In kaltem Wasser quillt Gelatine nur, sie löst sich bei Raumtemperatur nicht molekulardispers. Erst beim Erwärmen entsteht ein Sol. Beim Abkühlen lagern sich die Ketten zu helikalen Verknüpfungszonen zusammen, und eine Gallerte entsteht. Der Vorgang ist umkehrbar.

Schema mit gelösten Gelatineketten links und vernetzten Ketten mit helikalen Knoten rechts, verbunden durch Pfeile für Wärme und Kälte

Gelatine: Beim Abkühlen bilden die Ketten Verknüpfungszonen, beim Erwärmen lösen sie sich wieder.

Zwei Dinge stören das Netz. Längeres Erhitzen über 80 °C spaltet die Ketten und mindert die Gelierfähigkeit. Hohe Elektrolytkonzentrationen entziehen den Ketten ihre Hydrathülle, deshalb sind sie unverträglich. In fetten Ölen bildet Gelatine kein Gel, sie ist ein reiner Hydrogelbildner.

📖 Definition: Isoelektrischer Punkt

Der isoelektrische Punkt (IEP) ist der pH-Wert, bei dem ein Ampholyt nach außen ungeladen ist. Ohne abstoßende Ladungen lagern sich die Ketten zusammen, die Wasserlöslichkeit ist hier minimal.

Der IEP hängt vom Herstellverfahren ab. Bei alkalischer Hydrolyse werden Amidgruppen zu Carboxylgruppen verseift. Typ B trägt daher mehr Säuregruppen und hat den niedrigeren IEP (um pH 5). Sauer hergestellte Gelatine Typ A liegt deutlich höher (um pH 8). Mehr zur Verwendung in Kapselhüllen.

Zwei fallende Kurven der Nettoladung über dem pH-Wert, die Kurve für Typ B schneidet die Nulllinie bei etwa pH 5, die für Typ A bei etwa pH 8

Nettoladung von Gelatine in Abhängigkeit vom pH: Typ B kreuzt die Nulllinie bei niedrigerem pH als Typ A.

Polysaccharide

Auch mehrere Polysaccharide sind organische Hydrogelbildner. Sie binden Wasser über viele Hydroxylgruppen. Ihre Ladung entscheidet, wie empfindlich sie auf Salze reagieren.

Gelbildner Herkunft Ladung Besonderheit
Stärke Pflanzen nichtionisch verkleistert beim Erhitzen in Wasser
Tragant Gummiharz von Astragalus-Arten anionisch Quellmittel für halbfeste Zubereitungen
Alginsäure, Natriumalginat Braunalgen anionisch Vernetzung über \(\ce{Ca^2+}\)

Tragant ist ein organisches Pflanzenprodukt. Er ist damit kein Silikat, anders als das mineralische Bentonit. Alginsäure besteht aus Mannuron- und Guluronsäure. Ihr Natriumsalz ist gut wasserlöslich. Zweiwertige Calciumionen verbrücken die Carboxylatgruppen zweier Ketten wie Eier in einem Eierkarton.

Strukturformel zweier Alginatketten, deren Carboxylatgruppen ein Calciumion zwischen sich koordinieren

Alginat: Carboxylatgruppen der Uronsäuren werden über Calciumionen vernetzt.

Alle diese Polysaccharide brauchen Wasser zum Quellen. Für Oleogele oder zum Verdicken öliger Lösungen eignen sie sich deshalb nicht.

Quiz

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richtig oder falsch iWarum nur Aussagen? Fragen mit fünf Antworten löst man am sichersten, indem man jede Aussage einzeln bewertet: ✓✓ sicher richtig, ✓ eher richtig, 0 unsicher, ✗ eher falsch, ✗✗ sicher falsch. Mit dem Ausschlussprinzip ergibt sich daraus die Lösung. Dieses einzelne Bewerten ist der wichtigste Handgriff fürs Examen, und genau den übst du hier.

Aussage 1

Alkalisch hergestellte Gelatine (Typ B) hat einen niedrigeren isoelektrischen Punkt als sauer hergestellte Gelatine (Typ A).

Die alkalische Hydrolyse verseift Amidgruppen zu Carboxylgruppen, dadurch sinkt der IEP auf etwa pH 5, Typ A liegt um pH 8.

Aussage 2

Gelatine gehört wie Stärke und Tragant zu den Polysaccharid-Gelbildnern.

Gelatine ist ein Protein aus Aminosäuren, gewonnen aus tierischem Kollagen. Polysaccharide sind Stärke, Tragant und Alginate.

Aussage 3

Natriumalginat eignet sich gut, um die Viskosität öliger Lösungen zu erhöhen.

Natriumalginat quillt nur in Wasser und ist ein Hydrogelbildner. Für ölige Lösungen und Oleogele ist es ungeeignet.

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