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Man kann im Allgemeinen 3 Zustände von Wasser in einem Polymer unterscheiden: freies, gefriergebundenes und nicht gefriergebundenes.
- Freies Wasser ist der Wasseranteil , der nicht an der Wasserstoffbindung mit Polymermolekülen beteiligt ist.Die charakteristischen Übergangstemperatur-, Enthalpie- und DSC-Kurven sind dem reinem Wasser sehr ähnlich.
Gefriergebundenes Wasser ist Zwischenwasser, das schwach mit Polymermolekülen interagiert.
Gefriergebundenes Wasser ist Zwischenwasser, das schwach mit Polymermolekülen interagiert.
Nicht gefrierendes Wasser auch als gebundenes Wasser bekannt, bildet die Wassermoleküle, die über Wasserstoffbrücken an die Polymermoleküle gebunden sind und zeigt keinen endothermen Peak im Temperaturbereich von 70 bis 0 ° C.
Fig. 6 zeigt den Wassergehalt, der dem freien, gebundenen Wasser sowie dem Gesamtwasser entspricht. Die Menge an freiem Wasser in den IPN-Hydrogelen nahm mit zunehmendem PDADMAC-Gehalt zu, was darauf hinweist, dass die Zunahme des `Swelling ratio` hauptsächlich auf den Gehalt an freiem Wasser in den IPN-Hydrogelen zurückzuführen war.

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Die pH-empfindlichen Eigenschaften der IPN-Hydrogele wurden unter Verwendung von Quelltests im pH-Bereich von 2 bis 6 untersucht. Wie in Abbildung 4 gezeigt, nahmen die Quellverhältnisse mit zunehmendem pH-Wert zu, nahmen jedoch im Bereich von 4 bis 6 ab.
Wenn die Carbonsäuregruppen unter pKa-Werten liegen, liegen sie in Form von COOH vor. Wenn der pH-Wert der Lösung ansteigt, wird das COOH zu COO- ionisiert und die resultierende elektrostatische Abstoßung bewirkt, dass die Hydrogele quellen.
Bei unseren IPN-Hydrogelen koexistieren jedoch die Carbonsäure im Alginat und die Ammoniumionen in PDADMAC. Oberhalb des pKa von Alginat bilden sich Polyelektrolytkomplexe zwischen dem COO- des Alginats und dem N (CH3) 2+ des PDADMAC, was zu einer Verringerung des Quellverhältnisses der IPN-Hydrogele führt.

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Es wurden drei verschiedene Kompositionen (SA:PDADMAC) getestet: 5:1, 3:1 und 1:1. Die Herstellungsmethode war sequentiell.
Die hergestellte IPN Hydrogele zeigen eine bessere Quellung,  je höher die Menge an PDADMAC (am höchsten bei 1:1)ist. Das Quellverhalten ist stark pH- und Temperaturabhängig. Die pH-Abhängigkeit wurde bei 5 verschiedenen pH- Werte untersucht (2-6). Die Quellungsniveaus steigen von pH =2 bis pH=4 aber senken ab pH=4. Das Quellverhalten verbessert mit steigender Temperatur.

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-Das temperaturabhängige Quellverhalten des IPN11 in entionisiertem Wasser bei 25, 35 und 45 ° C ist in Abbildung 3 dargestellt.

-Alle SA / PDADMAC-IPN-Hydrogele zeigten ein temperaturempfindliches Quellverhalten, das auf die Assoziation / Dissoziation der Wasserstoffbindung der Carboxylgruppen in SA in den vernetzten Netzwerken mit den Ammoniumgruppen im PDADMAC der IPN-Hydrogele zurückzuführen ist.

-Wenn die Temperatur von IPN Hydrogele in Swellung situation steigt, steigen auch die Quellungsniveaus an.

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Ein syergistischer Effekt zwischen zwei Biopolymeren (einem neutralen und einem helikalen) führt zur Entstehung eines sog. Typ 1 Gels.
Ein neutrales Polymer verändert die Gelierung eines helicalen Polymer.

Was für eine genaue Gelstruktur entsteht und welche Wechselwirkungen daran beteiligt sind ist nicht vollständig erforscht.
Früher wurde ein Netzwerk wie auf der Abb. darstellt ist, angenommen

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Schematisches Modell zur intermolekularen Bindung zwischen Galactomannanen und Xanthan.

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Herstellung: Typ 2 Gele werden durch Mischen von  Glucomannanen (oder bestimmten Galactomannanen) mit Xanthan oder Xanthan-ähnlichen Polysacchariden gebildet.
Die Mischung geliert dabei aber die einzelnen Komponenten bleiben ungeliert.

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In dieser Studie wurden die Herstellungsmethoden (sequentiell) und Quellungseigenschaften von  PDADMAC-SA IPN Hydrogele untersucht. Dafür wurden DSC (Dynamische Differenzkalorimetrie), FTIR  und Quellungtests unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt.

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Die Entwicklung solcher Stämme von weichmachenden Gelen kann zur Entwicklung einer neuen Klasse von Gelmatrizen führen, die unterschiedliche sensorische Eigenschaften verleihen, das Kauen und Kauen von Kindern und älteren Menschen erleichtern sowie neue Lebensmittelprodukte mit weichen, dehnbaren Texturen als Ersatz für Öl / Fett in Lebensmittelmatrizen. Es ist klar, dass solche Gele eine fortgesetzte Untersuchung erfordern.

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Bei geringen Konzentration an Sojaporteinisolat kann eine Phasentrennung in 2 Phasen beobachtet werden:
- gemischte kont. Phase aus Gelatine und Sojaprotein
- diskontinuierliche/dispergierte Phase aus Stärke (bildet tropfenähnliche Strukturen)

Bei höheren Konzentration an Sojaprotein löst sich diese Struktur auf; es kommt zu Phasentrennung von Soja und Gelatine -> es liegt ein 3-Phasensystem vor, in dem 3 kontinuierliche Phasen existieren

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1. In Gelatine + Weizen + Stärke-Gemischen war eine komplexe, mehrfach phasengetrennte Mikrostruktur erkennbar, da die drei Biopolymere unterschiedlich erschienen.
2. In Gelatine + Soja + Stärke-Gemischen blieben Gelatine und Soja als kontinuierliche Phase gemischt, und Stärke lag als diskontinuierliche Phase vor.
3. Die Zugabe von Sojaprotein zu Gelatine führte zur Anwesenheit von Koazervaten, während das Weizenprotein innerhalb der kontinuierlichen Gelatinephase aggregierte.

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Das Ausmaß der Phasentrennung, die typischerweise mit Proteinpolysaccharidmischungen verbunden ist, wurde in Gegenwart eines der beiden pflanzlichen Proteine stark eingeschränkt.

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Die Mikrostruktur und Rheologie von Proteinproteinpolysaccharid-Kompositen wurden untersucht, wobei Weizen- oder Sojaprotein verwendet wurde, um die Mikrostruktur und die rheologischen Eigenschaften von Gelatine- und Gelatine + Stärkegelen zu modulieren.

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Erläutern sie mit Hilfe der Abbildung 6 und der zugehörigen Textstelle den "State of water" der IPN´s 

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Erläutern sie mit Hilfe der Abbildung 6 und der zugehörigen Textstelle den "State of water" der IPN´s 

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Beschreiben sie kurz die vorgestellte Methode um synergistische Effekte zu Messen.

# data[].attributes.subject
Beschreiben sie kurz die vorgestellte Methode um synergistische Effekte zu Messen.

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Textstelle: Synergistic interactions and gelation

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Fiona

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Für welche Lebensmittel(-anwendungen) könnten die Ergebnisse dieser Studie genutzt werden?

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Für welche Lebensmittel(-anwendungen) könnten die Ergebnisse dieser Studie genutzt werden?

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Beschreiben Sie das Phasenverhalten in Abbildung 4. Zusätzliche Informatioen finden sie im Ergebnisteil  (3.1 Gel microstructure) 

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Beschreiben Sie das Phasenverhalten in Abbildung 4. Zusätzliche Informatioen finden sie im Ergebnisteil  (3.1 Gel microstructure) 

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Beschreiben Sie kurz den Aufbau der Studie.

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Beschreiben Sie kurz den Aufbau der Studie.

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Erläutern sie anhand von Abb. 4 und der zugehörigen Textstelle den Einfluss des pH-erts auf das Quellverhalten der IPN.

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Erläutern sie anhand von Abb. 4 und der zugehörigen Textstelle den Einfluss des pH-erts auf das Quellverhalten der IPN.

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Erläutern sie anhand von Abb. 3 und der zugehörigen Textstelle den Einfluss der Temperatur auf das Quellverhalten der IPN.

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Erläutern sie anhand von Abb. 3 und der zugehörigen Textstelle den Einfluss der Temperatur auf das Quellverhalten der IPN.

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Erläutern sie kurz den Zweck und die wichtigsten Ergebnisse der Studie.

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Erläutern sie kurz den Zweck und die wichtigsten Ergebnisse der Studie.

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Gruppe 1
Grace Badro
Xue Yuan
Hala Dabbaghie
Diana Isabel Moran Vergara

Gruppe 2
Matthias Bültena
Minqi Hong
Jiexin Ren

Gruppe 3
Elena Rosa Köster
Fiona Giulietta Panetta
Cigdem Özbilen

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1. Die Fragestellungen werden in drei Gruppen aufgeteilt.

2. Bearbeiten Sie die Fragestellungen zu den wissenschaftlichen Publikationen. Sofern in der Fragestellung keine zusätzlichen Abschnitte angegeben sind, sind die hierzu benötigten Informationen im Abstract, der Einleitung und der Zusammenfassung der Publikationen zu finden.

3. Lesen Sie die Antworten der anderen Gruppen aufmerksam durch und kommentieren Sie diese falls es Unklarheiten oder Fragen gibt.

Info: Das bearbeitete Padlet wird um 13:00 Uhr gespeichert und unter Dokumentation allen Studierenden zur Verfügung gestellt.