海藻酸钠的提取工艺及性能研究

海藻酸钠的提取工艺及性能研究1百手起驾 整理为您海藻酸钠的提取工艺及性能研究摘要: 海藻酸钠作为一种天然高分子物质已被广泛应用. 介绍了海藻酸钠的性质、研究现状和几种提取工艺, 综述了其在纺织，食品，医学行业中的应用, 并对其发展前景作了展望.关键词: 海藻酸钠; 提取; 提纯; 应用引言：海藻酸钠( Sodium Alginate, NaAlg, 简称AGS)是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种多糖碳水化合物, 是由1, 4- 聚- - D- 甘露糖醛酸(简称M)和- L- 古罗糖醛酸(简称G)组成的一种线型聚合物, 是海藻酸衍生物中的一种, 所以有时也称褐藻酸钠或海带胶和海藻胶, 其分子式为C6H7O6Nan , 相对分子量在32000-200000之间.各种生物合成的海藻酸结构基本相似,海藻酸大分子长链中有一MMM一(M一块)，-GGG一(G一块)，一GMGM一(交替块)，一MMG一、一GGM一(混合块)等段节。结构式如下:海藻酸钠的提取工艺及性能研究2百手起驾 整理为您自1883 年由海带中发现海藻酸钠以来, 不少学者对其实用价值进行了研究, 直至1929 年才开始在美国应用于工业生产, 1944 年用于食品工业,而用于医药工业不过是近30 年的事. 1983 年FDA批准海藻酸钠可直接作为食品的成分. 20 世纪70年代初期, 我国棉纺织企业在纯棉织物上, 以后又在涤棉织物上, 使用海藻胶代粮上浆, 取得了较好的效果.20 世纪80 年代初在食品工业协会、农牧渔业部等联合召开全国食用海藻酸交流会上,专家充分肯定了海藻酸的食用价值及药用价值,呼吁我国要大力推广海藻酸的食用技术. 海藻酸在我国目前主要用于印染、纺织工业, 而在食品、医药工业方面的应用报道不多.目前世界范围内提取海藻酸钠可分为几种艺，分别为酸凝酸化法、钙凝酸化法、钙凝离子交换法、酶解提取法，目前国内绝大部分厂家采用钙凝酸化法.但是目前工业提取海藻酸钠的现行工艺繁杂、生产成本高、降解非常严重，从而使粘度和平均收率普遍较海藻酸钠的提取工艺及性能研究3百手起驾 整理为您低.1 海藻酸钠的性质及制备工艺11 海藻酸钠的性质海藻酸钠为白色或淡黄色粉末, 几乎无臭无味.海藻酸钠溶于水, 糊化性能良好, 加入温水使之膨化. 吸湿性强, 持水性能好, 不溶于乙醇、乙醚、氯仿和酸( pH 3) .海藻酸钠的稳定性以 pH 值在 6-11 之间较好 . pH 值低于 6 时析出海藻酸, 不溶于水 ; pH 值高于 11 时又要凝聚. 黏度在 pH 值为 7 时最大, 但随温度的升高而显著下降.海藻酸钠不耐强酸、强碱及某些重金属离子, 因为它们会使海藻酸凝成块状, 但碱金属( 钠、钾) 并不会使海藻酸钠浆发生凝冻.111 海藻酸钠的相溶性海藻酸钠与增稠剂(黄原胶、瓜尔豆胶、西黄蓍胶)、合成高分子药用材料(如卡波沫)、糖、油脂、蜡类、一些表面活性剂和一些有机溶剂(如甘油、丙二醇、乙二醇等)具有相溶性.与吖啶衍生物、结晶紫、醋(硝)酸苯汞、钙盐、重金属及浓度高于5的乙醇不相溶。112海藻酸钠的黏性和流动性海藻酸钠的提取工艺及性能研究4百手起驾 整理为您如置于低相对湿度和低于25环境下海藻酸钠的稳定性相当好。其1水溶液在不同温度下保存2 a仍具有原粘度的60-80。海藻酸钠溶于蒸馏水可形成均匀溶液。113海藻酸钠的胶凝作用海藻酸钠与大多数多价阳离子反应会形成交联如与钙离子交联形成的网状结构.控制水分子的流动性.海藻酸钠贮藏时易染菌进而影响其溶液的黏度，溶液可用环氧乙烷灭菌。本品外用时可加0.1的氯甲酚、0.1的氯二甲苯酚或对羟基苯甲酸酯类作防腐剂12 海藻酸钠的制备工艺1.2.1 酸凝-酸化法该提取方法的提取过程如下:浸泡切碎消化稀释过滤、洗涤酸凝中和乙醇沉淀过滤烘干粉碎成品该提取方法的操作要点及原理如下:1) 浸泡 . 加10倍于海带重量的水, 在常温下浸泡4 h, 并加适量的甲醛, 使甲醛溶液初始浓度为 1.0% , 将海带色素固定在表皮细胞中, 不致因海带色素溶于水而导致产品色泽加深. 同时, 甲醛对植物细胞壁纤维组织有破坏作用, 有利于消化过程中海藻酸盐的置换与溶出 . 浸泡结束后, 取海藻酸钠的提取工艺及性能研究5百手起驾 整理为您出海带, 用水洗涤直至洗涤液为无色.2) 消化. 将切碎的海带在一定温度下, 加入一定浓度、一定体积的Na 2CO3 溶液进行消化. 此过程反应方程式如下:2M( Alg)n+ n Na2CO3 2 n NaAlg + M2( CO3)n其中: M 为Ca, Fe 等金属离子; Alg 代表海藻胶.3) 过滤. 消化后, 海带变成了糊状, 比较黏稠.要先加入一定体积的水将糊状液体稀释, 再过滤.由于直接抽滤这种糊状的液体速度太慢, 因此首先用纱布初滤一次, 再将滤液用真空泵抽滤.4) 酸凝. 将过滤后的料液加水稀释, 再往料液中缓慢加入稀盐酸直至开始有絮状沉淀为止, 然后静置8-12 h, 最后往静置液中缓缓加入稀盐酸, 调节pH 值约为1-2, 海藻酸即凝聚成酸凝块.去清液, 留下酸凝块.此过程反应方程式如下:NaAlg + HClHAlg+ NaCl5) 中和. 在常温下, 边搅拌边加入一定浓度的碳酸钠溶液溶解酸凝块, 直至pH 值为7. 5, 中和完成.此过程反应方程式如下:2HAlg + Na2CO32 NaAlg + H 2O + CO2 6) 析出海藻酸钠. 往中和后的溶液中加入一定量的浓度为海藻酸钠的提取工艺及性能研究6百手起驾 整理为您95% 的乙醇, 结果析出了白色的沉淀. 由于海藻酸钠易溶于水, 不溶于乙醇, 为了得到尽可能多的海藻酸钠产品, 可以用乙醇将部分溶解在水中的海藻酸钠一并析出, 这样可以提高提取率.最后经过滤、干燥、粉碎即可得产品.在此工艺流程中, 酸凝的沉降速度很慢, 需要8-12 h,而且胶状沉淀的颗粒也很小, 不好过滤. 生产的中间产物海藻酸不稳定, 易降解, 因此所得到的产品收率和黏度都比较低.1.2.2钙凝-酸化法该提取方法的提取过程如下:浸泡切碎消化稀释过滤、洗涤钙析盐酸脱钙碱溶乙醇沉淀过滤烘干粉碎成品该提取方法的其他步骤与酸凝- 酸化法相同, 只是有以下2 步不同:1) 钙析. 将滤液用盐酸调节至pH 值为6-7,加入一定量10% 的CaCl 2 溶液进行钙析.此过程反应方程式如下:2 NaAlg + CaCl2Ca(Alg) 2 + 2NaCl2) 盐酸脱钙. 将钙凝得到的海藻酸钙经水洗除去残留的无机盐类后, 用一定体积的 10% 左右的稀盐酸酸化 30 min, 使其转化为海藻酸凝块. 去清液, 留下酸凝块.海藻酸钠的提取工艺及性能研究7百手起驾 整理为您此过程反应方程式如下:Ca( Alg)2+ HCl2HAlg+ CaCl 2在此工艺流程中, 钙析的速度比较快, 沉淀颗粒也比较大. 但在脱钙过程中, 由于采用盐酸洗脱的方式, 生产的中间产物海藻酸不稳定, 易降解.因此所得到的产品收率和黏度都不是很高.1.2.3 钙凝-离子交换法该提取方法的提取过程如下:浸泡切碎消化稀释过滤、洗涤钙析离子交换脱钙乙醇沉淀过滤烘干粉碎成品该提取方法的其他步骤与钙凝- 酸化法相同, 只是采用了离子交换脱钙, 即将钙析后的产品过滤后, 再往里加入一定量浓度为15%的NaCl 溶液脱钙.此过程反应方程式如下:Ca( Alg)2+ NaCl2NaAlg + CaCl 2利用交换生成的海藻酸钠, 由于盐析作用而不溶于交换液中, 仍为絮状凝胶, 最后经过滤、干燥、粉碎即得成品海藻酸钠.在此工艺流程中, 钙析的速度比较快, 沉淀颗粒也比较大. 采用离子交换脱钙法所得的产品收率较高,已达42. 6%;黏度已达2840 mPa.s,远高于目前国际上工业产品黏度( 150-海藻酸钠的提取工艺及性能研究8百手起驾 整理为您1000 mPa.s) , 而且所得产品均匀性好, 储存过程中黏度稳定.2.海藻胶的质量标准1973年全国制碘工业会议制订过如下海藻胶质量标准。a）含水率：不超过17%；b）pH 值：5.5-7.5:c）粘度：23E 以上（一级） ，15E 以上（二级） ，试验条件：浓度1%，温度20；d）水不容物：不超过0.7%.（一级） ，不超过1.0%（二级） ；色泽：黄褐色。海藻酸钠的提取工艺及性能研究9百手起驾 整理为您3 海 藻 酸 钠 的 应 用由于海藻酸钠具有良好的增稠性、成膜性、稳定性、絮凝性和螯合性, 因此受到了相当广泛的应用. 目前主要应用在以下几方面:3.1 海 藻 酸 钠 在 食 品 上 的 应 用海 藻 酸 钠 用 以 代 替 淀 粉 、 明 胶 作 冰 淇 淋 的 稳 定 剂 ， 可控 制 冰 晶 的 形 成 ， 改 善 冰 淇 淋 口 感 ， 也 可 稳 定 糖 水 冰 糕 、冰 果 子 露 、 冰 冻 牛 奶 等 混 合 饮 料 。 许 多 乳 制 品 ， 如 精 制 奶酪 、 掼 奶 油 、 干 乳 酪 等 利 用 海 藻 酸 钠 的 稳 定 作 用 可 防 止 食品 与 包 装 物 的 连 粘 性 ， 可 作 为 上 乳 制 饰 品 覆 盖 物 ， 可 使 其稳 定 不 变 并 防 止 糖 霜 酥 皮 开 裂 。 海 藻 酸 钠 用 于 色 拉 (一 种 凉 拌 菜 )调 味 汁 ， 布 丁 (一 种甜 点 心 )、 果 酱 、 番 茄 酱 及 罐 装 制 品 的 增 稠 剂 ， 以 提 高 制品 的 稳 定 性 质 ， 减 少 液 体 渗 出 。 海藻酸钠的提取工艺及性能研究10百手起驾 整理为您在 挂 面 、 粉 丝 、 米 粉 制 作 中 添 加 海 藻 酸 钠 可 改 善 制 品组 织 的 粘 结 性 ， 使 其 拉 力 强 、 弯 曲 度 大 、 减 少 断 头 率 ， 特别 是 对 面 筋 含 量 较 低 面 粉 ， 效 果 更 为 明 显 。 在 面 包 、 糕 点等 制 品 中 添 加 海 藻 酸 钠 ， 可 改 善 制 品 内 部 组 织 的 均 一 性 和持 水 作 用 ， 延 长 贮 藏 时 间 。 在 冷 冻 甜 食 制 品 中 添 加 可 提 供热 聚 变 保 护 层 ， 改 进 香 味 逸 散 ， 提 高 熔 点 的 性 能 。 海 藻 酸 钠 可 做 成 各 种 凝 胶 食 品 ， 保 持 良 好 的 胶 体 形 态 ，不 发 生 渗 液 或 收 缩 ， 适 合 用 于 冷 冻 食 品 和 人 造 仿 型 食 品 。还 可 用 来 覆 盖 水 果 、 肉 、 禽 类 和 水 产 品 作 为 保 护 层 ， 与 空气 不 直 接 接 触 ， 延 长 贮 藏 时 间 。 还 可 作 为 面 包 的 糖 衣 、 加馅 填 料 、 点 心 的 涂 盖 层 、 罐 头 食 品 等 自 凝 形 成 剂 。 在 高 温 、冷 冻 和 酸 性 介 质 中 仍 可 维 持 原 有 的 形 体 。 还 可 代 替 琼 胶 制成 具 有 弹 性 ， 不 粘 牙 ， 透 明 的 水 晶 软 糖 。3.2 在 药 物 制 剂 上 的 应 用海 藻 酸 钠 早 在 1938 就 已 收 入 美 国 药 典 。 海 藻 酸 在1963 年 收 入 英 国 药 典 。 海 藻 酸 不 溶 于 水 ， 但 放 入 水 中 会 膨胀 。 因 此 ， 传 统 上 ， 海 藻 酸 钠 用 作 片 剂 的