Depolymerization of Sodium Alginates by e-Beam Irradiation

Depolymerization of sodium alginate (SA) was carried out by electron beam irradiation in a hydrogen peroxide atmosphere. E-beam with 1.0 and 2.5 MeV of accelerating voltages were employed in this experiment. For control of molecular weight and the radiation yield of scission ($G_s$), the irradiation dosage of e-beam was managed in a range from 2.5 to 20 kGy while the quantity of hydrogen peroxide was adjusted in a range of 0 to 4.5%. The chemical structure of the depolymerized sodium alginate (DSA) was analyzed to have scission of 1,4-glycoside bond mainly and a few fragmentary formate end groups which may be produced by the cleavage between C2 and C3 in repeating unit of alginate. It turned out to have simple chemical structures at the DSA end groups, produced by e-beam irradiation, similar with those in the polymer SA structure. As a result, the molecular weight of SA decreased as the energy and dosage of applied e-beam increased, and the radiation yield of scission showed the best result at 2w/v% in SA concentration. The highest radiation yield of scission ($7.919{\times}10^4mol/J$) was confirmed when an irradiation dosage of 20 kGy (2 MeV) and 1.5% hydrogen peroxide were used in 2% SA aqueous solution.

전자빔조사에 의한 알지네이트 저분자화

전자빔조사와 과산화수소를 사용하여 알지네이트(sodium alginate, SA)를 저분자화 시키는데 1.0, 2.5 MeV의 전자빔 에너지가 이용되었으며, 저분자화 수율($G_s$), 분자량의 제어를 위해 2.5 ~ 20 kGy의 조사량, 0 ~ 4.5%의 과산화수소의 양을 조절하였다. 전자빔조사에 의한 저분자화 알지네이트(depolymerized sodium alginate, DSA)는 주로 1,4-glicoside결합이 끊어지며, C2-C3결합이 끊어지며 생기는 약간의 formate 말단을 가지며, 전자빔 조사 저분자화 저분자 알지네이트 말단(end group)의 화학적 구조가 단순하며, 고분자 알지네이트와 유사한 구조를 가짐을 알 수 있었다. 도입된 전자빔의 에너지와 조사량이 증가하면 알지네이트의 분자량은 감소하였으며, 알지네이트의 농도(2.0w/v%)로 높을 때 저분자화수율이 높았다. 특히 2% 알지네이트 수용액에 20 kGy (2MeV)의 조사량과 1.5% 과산화수소를 도입하였을 때 가장 큰 저분자화 수율($7.919{\times}10^4mol/J$)을 얻을 수 있었다.