Биополимери

Биополимери су макромолекулска једињења, молекулске масе од неколико хиљада до неколико стотина хиљада, који се у природи налазе као делови биљних или животињских ткива. За такве материјале каже се да потичу из обновљивих извора (енг. renewable resources).

Класификација биополимера

То су међусобно врло различита и сложена једињења. Могу се сврстати у неколико група:

• Полисахариди
• Лигнин или полимерни материјали на бази кониферил алкохола
• Протеини (беланчевине) или природни полиамиди
• Природни каучук
• Природне смоле

Три типа биополимера који су од есенцијалног значаја за живот су угљени хидрати, беланчевине и нуклеинске киселине. Преко угљених хидрата и њиховом разградњом, сунчана енергија се користи за одржавање живота; помоћу беланчевина катализују се реакције које су укључене у животне процесе, а значај нуклеинских киселина је у томе што имају читав низ функција као што је на пример, улога преносиоца наследних особина и синтеза беланчевина у ћелијама .

Подела биополимера према пореклу и начину добијања

На основу порекла и начина добијања полимера из обновљивих извора у ширем смислу сматрају се три групе полимера:

Полимери екстраховани/изоловани директно из биомасе

Ова категорија биополимера је највише присутна на тржишту. Полимери ове категорије добијају се од биљака, морских и домаћих животиња. Примери су полисахариди, целулоза, скроб и цитин, протеини сурутке, казеин, колаген, протеини соје, миофибриларни протеини животињске мускулатуре, итд. Ови материјали имају добра баријерна својства за гасове, али су веома хидрофилни .

Полимери произведени класичном хемијском синтезом из мономера пореклом из обновљивих извора

Пример је полилактид или поли(лактидна киселина), (ПЛА), биополиестер синтетизиран из млечне киселине. Мономер, млечна киселина, производи се ферментацијом угљенохидрата (слика 1).

Процес синтеза полилактида

Полимери синтетизовани у микроорганизмима или генетски модификованим бактеријама.

До данас ову групу чине углавном поли(хидрокси-алканоати): поли(хидрокси-бутират), (ПХБ), слика 2 , поли(хидрокси-валерат) (ПВА) и њихови кополимери, а у току су и истраживања бактеријски синтетизоване целулозе(Андричић, 2009 ; Буцци и др., 2005).

Процес синтезе поли(хидрокси-бутирата), (ЦоА-коензим А)

Најважнији биополимери могу се поделити и према начину везивања појединих основних јединица у макромолекули. Високо молекуларни угљени хидрати могу се сматрати полиацеталима. У протеинима су основне јединице везане амидним везама, а нуклеинске киселине су у основи полиестри, где фосфорна киселина делује као бифункционална киселина .

Примена биополимера

Попут синтетичких полимера и природни полимери ретко се употребљавају у сировом облику, већ се за одређене примене модификују или им се додају различити додаци односно адитиви, као што су пунила, пигменти, стабилизатори, омекшивачи и као такве смесе називају се природни полимерни материјали. Адитиви, иако присутни у релативно малим концентрацијама, битно побољшавају једну или више особина па се тако добијају употребљиви полимерни материјали у различитим индустријама (текстилна, прехрамбена, фармацеутска, козметичка, инд. боја и лакова итд.). Неки природни полимери већ се приликом изолације из сировине добијају у модификованом облику (као нпр. алгинска киселина у облику алгината). Већина природних полимера биолошки је разградљива (биоразградљиви полимери) тј. могу се разградити деловањем микроорганизама (бактерија, гљивица, алги) до угљен диоксида и воде у аеробним, односно угљен диоксида и метана у анаеробним условима у прихватљивом временском периоду (који се разликује од полимера до полимера). На брзину биоразградње утичу фактори околине и особина полимерног материјала (структура, морфологија, кристалиничност, функционалност, топљивост и молекулна маса)(Андричић, 2009). Биоразградљиви полимери су нашли примену за израду амбалаже (фолије и посуде за једнократну примену), у медицини : као имплатанти, хируршки конци, итд., у пољопривреди као фолије за заштиту семена и компоста.

Литература

1. Андричић, Б. (2009 )Природни полимерни материјали : Приручник, Кемијско-технолошки факултет Свеучилишта у Сплиту, Сплит, 1-3.
2. Буцци D. З., Таварес L. Б. Б. анд Селл I. (2005) ПХБ пацкагинг фор тхе стораге оф фоод продуцтс . Полyмер Тестинг, 24 (5): 564- 571.
3. Карлсон, П. (1989) Биокемија, Школска књига, Загреб, 14-15.
4. Немет, Н.(2015) Биополимери у производњи амбалаже, У: Технологија хране, Енциклопедија, Нови Сад.http://www.tehnologijahrane.com/enciklopedija/biopolimeri-proizvodnji-ambalae
5. Николић, M.С., Полети, D., Ђонлагић, Ј.(2003)Биодеградабилни полиестри на бази ћилибарне киселине, Хемијска индустрија, 57(11) 526-535.
6. Петровић, С.D.; Мијин, D.Ж.; Стојановић, Н.D. (2005) Хемија природних органских једињења, Технолођко-металуршки факултет, Универзитет у Београду, Београд, 283.