（农产品加工及贮藏工程专业论文）龙须菜琼胶多糖的制备技术及流变学特性的研究.pdf

龙须菜琼胶多糖f l c j 南l j 备技术及流变学特性的研究 摘要 琼胶是复杂的水溶性多糖，由琼脂糖( a g a r o s e ) 和硫琼胶( a g a r o p e c t i n ) 两 部分组成。琼胶和琼脂糖在食品、生物技术领域及其他领域都有广泛的应用。硫 琼胶长期以来被看作是提取琼脂糖的废弃物，在过去的研究中未被重视，本论文 以龙须菜琼胶多糖为研究对象，进行了以下几个方面的研究： ( 1 ) 采用正交实验确定龙须菜琼脂糖提纯方法 通过正交实验，以琼脂糖的色泽、透明度、灰分、硫酸根含量、3 , 6 一内醚l 半乳糖含量、凝胶强度为指标，确定碱处理、酸处理、醇处理的条件，确定琼脂 糖的最佳提纯方法为用8 氢氧化钠溶液在8 0 浸泡2h ，洗至中性，再用 0 1 m o l l 的盐酸溶液浸泡2 0m i n ，洗至中性，最后用6 0 的乙醇浸泡8h ，洗至 无醇，冻干得到纯品琼脂糖。 ( 2 ) 龙须菜琼脂糖样品与b b i 琼脂糖标准品的技术指标的比较 结果表明，龙须菜琼脂糖样品的色泽、透明度、灰分、硫酸根含量、3 , 6 内 醚l 半乳糖的含量、凝胶强度、凝胶点、熔化点都达至s j b b i 标准品指标，并且样 品的结晶紫电泳、d n a 的琼胶糖凝胶电泳性能良好，可以满足高级生物化学研 究中的凝胶电泳要求。 ( 3 ) 采用体外鲁米诺发光体系对硫琼胶低聚糖清除自由基活性进行研究 结果表明，硫琼胶低聚糖能较好的在水相中清除自由基，对o h 自由基和0 2 一 自由基清除的i c s o 分别为0 0 3m g m l 矛t 1 0 6m g r n l 。硫琼胶低聚糖对o h 自由基和 0 2 一自由基的清除效果比琼胶低聚糖的效果好。 ( 4 ) 琼胶的流变学性质的研究 静态流变学测定结果表明：琼胶溶液是剪切变稀的假塑性流体，粘度与温度 的关系符合a r r h e n i u s 模型。添加不同质量浓度的电解质后，琼胶溶液的粘度降低。 电解质质量浓度超过1 后，粘度下降的幅度很小，基本保持不变。不同化和价 的金属盐对琼胶溶液的粘度有不同影响，相同浓度的两价金属盐降低琼胶溶液粘 度的能力比一价金属盐大。添加不同质量浓度的蔗糖溶液后，琼胶溶液的粘度降 低。蔗糖质量浓度超过5 后，粘度下降的幅度很小。触变性测定结果表明，琼 胶溶液在不同的温度下触变性不同。 动态流变性质测定结果表明琼胶溶液表现出弱凝胶的特性。 胶凝特性测定结果表明：琼胶溶液形成的凝胶是一种热可逆的冷致凝胶，琼 胶溶液的胶凝点显著低于其凝胶的熔化点，温差达5 5 。凝胶强度随时间的延 长逐渐增大，当凝胶时间为4h 凝胶强度达到最大，但是当凝胶9h 后开始下降。 电解质对琼胶凝胶的凝胶强度有一定的影响，加入电解质使琼胶的凝胶强度显著 降低。当电解质质量浓度超过2 后，凝胶强度下降的幅度很小。不同化和价的 金属盐对琼胶溶液的凝胶强度有不同影响，相同浓度的两价金属盐降低琼胶凝胶 强度的能力比一价金属盐大。添加不同质量浓度的蔗糖溶液后，琼胶的凝胶强度 升高。蔗糖质量浓度超过5 后，琼胶凝胶强度又大幅度下降。 ( 5 ) 琼胶与槐豆胶协同作用的研究 结果表明，琼胶为凝胶多糖，而槐豆胶为非凝胶多糖，但两者共混可以得到 凝胶。槐豆胶的加入可以明显增强琼胶溶液的粘度、触变性、凝胶强度和持水力， 说明槐豆胶与琼胶有较强的协同作用，且当琼胶与槐豆胶的比例为8 ：2 时为两者 的最佳共混比。 关键词：龙须菜琼胶：龙须菜琼脂糖；硫琼胶；流变学特性；协同作用 t h ep r e p a r a tio na n dr h e oio gic ai p r o p e r t ie so f 岔i a m a n ei # o r m i sa g a rp ciy s a c c h a rid e a b s t r a c t a g a ri sac o m p l e xw a t e r - s o l u b l ep o l y s a c c h a r i d ee x t r a c t e df r o mr e da l g a e ， w h i c hi sc o m p o s e do fa g a r o s ea n da g a r o p e c t i n ，u s e dw i d e l yi n f o o d ，b i o l o g i c a l t e c h n o l o g ya n do t h e rd o m a i n s a g a r o p e c t i nh a sn o ta t t r a c t e da t t e n t i o na saw a s t ei n t h ee x t r a c t i o no f a g a r o s e a g a rp o l y s a c c h a r i d ea r eu s e da st h er e s e a r c ho b je c ti nt h i s t h e s i s t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) s t u d yo nt h ee x t r a c t i o nm e t h o d so fa g a r o s e ：t h ec o l o r , t r a n s p a r e n c y , a s h , s u l f a t er a d i c a l ，g a l a c t o s ea n dg e ls t r e n g t ho fa g a r o s ew e r eu s et oc o n f i r mt h e p r o c e s s i n gc o n d i t i o no fa c i d ，a l k a l ia n da l c o h o lb yo r t h o g o n a le x p e r i m e n t t h e r e s u l t ss h o w e dt h eo p t i m u mp r o c e s s i n gc o n d i t i o nw a st h a tc r u d ea g a r o s ew a s s o a k e di nt h e8 n a o ha t8 0 f o r2 ha n dw a s h e du n t i ln e u t r a l t h e ns o a k e di n 0 1m o l lh c if o r2 0 m i na n dn e u t r a la g a i n ，t h e ns o a k e di n6 0 a l c o h o lf o r8 h ， w a s h e dt i un oa l c o h o ll e f t ，t h e np u r ea g a r o s ew a sg o ta f t e rf r e e z e - d r y i n g ( 2 ) t h et e c h n i c a li n d e x e so fp u r i f i e da g a r o s ew e r ec o m p a r e d 、析t 1 1t h eb b is t a n d a r d a g a r o s e s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec o l o r , t r a n s p a r e n c y , a s h ， s u l f a t er a d i c a l ， g a l a c t o s ea n dg e ls t r e n g t ho fp u r i f i e da g a r o s ec o u l dc o m eu pt ot h es t a n d a r da n d e v e nb e t t e rt h a nt h eb b is t a n d a r ds a m p l e s a n dt h ep u r i f i e da g a r o e sh a dag o o d a b i l i t yo ng e n t i a nv i o l e te l e c t r o p h o r e s i sa n da g a r o s eg e le l e c t r o p h o r e s i so fd n a ， w h i c hc o u l dm e e tt h e r e q u i r e m e n t so fg e le l e c t r o p h o r e s i s i nt h ea d v a n c e d b i o c h e m i s t r y ( 3 ) t h ea b i l i t y o fe l i m i n a t i n gf r e er a d i c a lo fa g a r o p e c t i n o l i g o s a c c h a r i d ew a s s t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ea g a r o p e c t i no l i g o s a c c h a r i d ec o u l de l i m i n a tf r e e r a d i c a li nw a t e rp h a s e a n dt h ei c s oa g a i n s t o hf l e er a d i c a la n d0 2 一w e r e0 0 3 m g m la n d0 6 m g m lr e s p e c t i v e l y , w h i c hw a sb e t t e rt h a na g a ro l i g o s a c c h a r i d e ( 4 ) r h e o l o g i c a lp r o p e r t i e sa n dg e l a t i o np r o p e r t i e so fa g a rw e r ei n v e s t i g a t e d t h e g e l l i n gp o i n t ，m e l t i n gp o i n ta n dt h eg e ls t r e n g t ho fa g a rw e r ed e t e c t e d 谢t l lm c r l 01 r h e o m e t e ra n dt at e x t u r et e s t i n gi n s t r u m e n t r h e o l o g i c a lp r o p e r t i e so f a g a rw e r e a f f e c t e db yi t sc o n c e n t r a t i o n ，t e m p e r a t u r ea n dt h ea d d i t i o no fs a l t ( s u c ha sn a c i ， i i i c a c l 2 ) a n ds u c r o s e a p p a r e n tv i s c o s i t ye x h i b i t e ds h e a rt h i n n i n gb e h a v i o rf o l l o w i n g t h ep o w e rl a w m o d e l a p p a r e n tv i s c o s i t yi n c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo fc o n c e n t r a t i o n ， a n dd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo f t e m p e r a t u r e t h ed e c r e a s ei nv i s c o s i t yf o l l o w e da n a r r h e n i u st e m p e r a t u r ed e p e n d e n c e a g a rs o l u t i o n se x h i b i t e dt y p i c a l “w e a kg e l p r o p e r t i e sb ys m a l ls t r a i no s c i l l a t o r ym e a s u r e m e n t s t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a ta g a r s o l u t i o nw a sc h a r a c t e r i z e da sag e lp r o p e r t i e s ，a n dw h i c hc o u l df o r mak i n do fh e a t r e v e r s i b l eg e l t h eg e l l i n gp o i n to fa g a rw a sl o w e rt h a ni t sm e l t i n gp o i n t t h eg e l s t r e n g t ho fa g a rc o u l db ea f f e c t e db yi t sg e lt i m e ，a n dt h ea d d i t i o no fs a l t ( s u c ha s n a c l ，c a c l 2 ) a n ds u c r o s e ( 5 ) t h es y n e r g yo fa g a ra n ds o p h o r ab e a ng u mw a ss t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h ea g a rc o u l df o r mg e lw h i l et h es o p h o r ab e a ng u mc o u l d n t h o w e v e rg e lc o u l db e f o r m e dw h e nm i x e dt h ea g a ra n ds o p h o r ab e a ng u m t h ev i s c o s i t y , t h i x o t r o p y , g e l s t r e n g t ha n dw a t e r - h o l d i n ga b i l i t yo fa g a rs o l u t i o nw e r ee n h a n c e ds i g n i f i c a n t l y , w h i c h i n d i c t e dt h e r ew a ss y n e r g i s t i ce f f e c tb e t w e e na g a ra n ds o p h o r ab e a ng u m ，a n dt h eb e s t b l e n d i n gr a t i oo fa g a r s o p h o r ab e a ng u m w a s8 2 k e yw o r d s ：a g a r ：a g a r o s e ；a g a r o p e c t i n ：r h e o l o g i c a lp r o p e r t i e s ： s y n e r g y 的ip r o p e r t ie s i v 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 l 洼! 垫遗直基丝盂噩挂别直盟的：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：弓长贰签字日期：加岬年石月占日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息 研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公 众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：马号韵 签字日期硼年6 月s 日 导师签字：旎加抗 签字日期：。罗年6 月! 日 龙须菜琼胶多糖的制备技术及流变学特性的研究 0 前言 o 1 琼胶和琼脂糖的结构及性质 0 1 1 琼胶的结构及性质 琼胶，英文名a g a r 或a g a r - a g a r ，又名琼脂、冻粉、洋菜、大菜、洋粉、凉粉、 燕菜、寒天，等等。琼胶是一种存在于红藻族( r h o d o p h y c e a e ) 中某些红紫色海 藻细胞壁中的碳水化合物，如石花菜属( g e l i d i u m ) 、江蓠藻属( g r a c i l a r i a ) 和 鸡毛菜瘸( p l e r o c l a d i a ) 等红藻中提取的多糖，其结构中含有以程( 1 3 ) 和( 1 衅4 ) 键相互连结的d 半乳糖线性大分子和其中糖昔上取代的各种硫酸盐【l 川。由于琼 胶在增稠性、稳定性、保形性、胶凝性、薄膜成型性等方面具有显著的优越性和 独特的保健功能，在食品、保健品、生物化学及微生物学等方面得到广泛的应用， 被美国食品药物管理条例列为公认安全的产品，获准作为食品添加剂载入食品化 学品药典之中【5 1 。 琼胶是复杂的水溶性多糖，由琼脂糖( a g a r o s e ) 和硫琼胶( a g a r o p e c t i n ) 两 部分组成。琼脂糖是不含有硫酸酯( 盐) 的菲离子型多糖，是形成凝胶豹重要组 分；而硫琼胶没有胶凝的功能，是带有硫酸酯( 盐) 、糖醛酸的复杂多糖，也是 商韭中废除的部分，琼胶制造过程中反复的冻结、融化，可使大部分可溶性硫琼 胶除去。琼脂糖分子链是多1 ，3 连接的d 毗喃半乳糖和洳l ，4 连接的3 ，6 志 醚l 吡喃半乳糖，硫琼胶含有硫酸盐基团，经碱处理除去并转变成琼脂糖。成 品琼胶一般带有2 7 的硫酸酯( 盐) ，0 0 3 o 的丙酮酸醛及1 o 3 o 的甲 乙基，甲乙基般连接在d 半乳耱的c 6 或者l 半乳糖的c 2 位置上。甲乙基的 存在有助于提高琼胶的凝胶强度以及成胶温度，而硫酸酯( 盐) 及丙酮酸醛基团 的存在则使其凝胶强度减弱，在琼胶提取时用碱处理可除去部分硫酸酯。通常， 石花菜和鸡毛菜属红藻有较高的琼脂糖及较低的甲乙基含量，嚣江蓠一般含较高 的硫酸醮，因此，琼胶的凝胶能力的强弱取决于品种来源、硫酸酯含量及提取条 件等f 删。 琼胶的水溶液在窒温下能形成凝胶，与其它能形成凝胶的多糖相比，在相同 浓度下其凝胶强度最大。琼胶形成凝胶时，其水溶液不需加入任何其它物质，这 与其它胶质不同，如卡拉胶需加入钾等离子，褐藻胶需加入钙等二价或三价阳离 子，果胶需要加入糖、酸或钙离子等才能形成凝胶【珏燃。琼胶凝胶是热可逆性凝 龙须菜琼胶多糖的制备技术及流变学特性的研究 胶，凝胶加热时融化，冷置便凝固，能重复进行，如图o - l 。 藩腔 冷却 加热 凝腔 图0 - 1 琼胶形成凝胶的过程 f i g 0 1t h eg e l l i n gf o r m a t i o no fa g a r 琼胶不溶于冷水，但可吸水膨胀，琼胶的吸水度与温度、电解质、水质、浸 泡时间、琼胶的种类及其他添加物有关；琼胶对p h 的变化不很敏感，可以在较 宽的范围内使用，但相对来说耐碱性较强，耐酸性差，p h 小于3 时容易发生降 解；琼胶的耐热性较好，故可以经受高温消毒。琼胶本身无臭无味，食品中加入 琼胶时其味道不受影响。琼胶凝胶对食品的味道能起到长时间的固定作用。 琼胶难以被人体消化吸收，人体对它的利用率很低，故属低热量食物。干琼 胶稳定性很好，含杂质少的产品在室温下放置5 年，只有轻微的降解，比褐藻胶 等的稳定性好得多。杂质和高温易引起降解。此外，超声波和y 射线也使琼胶 降解【2 】。 o 1 2 琼脂糖的结构及性质 琼脂糖的又名琼胶素，英文名为a g a r o s e ，为一种不含硫酸酯( 盐) 的非离子型 多糖，是琼胶中形成凝胶的主要组分，所形成的凝胶无色透明，低凝固温度，高 融化温度及高凝胶强度。 1 9 3 7 年荒木研究琼胶的组成与结构，将琼胶进行乙酰化，乙酰化后的产物加 入氯仿时，一部分溶解，一部分不溶解。溶解部分为琼脂糖( 可用a g 代表) ，不 溶解部分为硫琼胶( a g a r o p e c t i n 可用a p 代表) ，琼胶即由此两部分组成。经过深 入研究，荒木等认为琼脂糖是一不含硫酸基和羧基，由以l ，3 连接的b d 半乳 糖和l ，4 连接的q 3 ，6 内醚l 半乳糖交替连接起来的长链结构，而硫琼胶是 一带有硫酸基和羧基的酸性多糖的酯【l 】。 2 龙颓菜琼胶多糖的制备技术及流变学特性的研究 琼脂糖的结构式见图0 - 2 鞭0 h 一荔芒- 漤 - 一磷篓 一 卜琼四糖叫 蚕0 - 2 璩鬻耱结褥茂 f i g ，0 - 2s t r u c t u r a lf o r m u l ao f a g a r o s e 琼脂糖为白色至微黄色的无其、无味粉末。热水是琼脂糖最好的溶剂。此外， 臻脂糖麓溶于二荦囊蕊帮举酰胺中。在禽畜承簖乙二簿、甘油帮尿索中璩滕耱帮 蕊豫黢罄麓溶勰。琼瑟蕤麴承加热溶解，放冷菇能形成半固体状透明的凝胶。凝 胶机理与琼胶相同，琼脂糖含妨碍凝胶形成的硫酸基很少，凝胶强度比琼胶高， 棍械潍能也魄琼胶好。电潘酶大小是琼脂糖的主要特性之一，逛是衡量臻膳耱静 质量撬劣豹一顼主鐾摆括，电渗鹃大枣与硫酸基和羧基豹多少有关，硫酸基和羧 基含量越低，电渗就越小，反之则越大。由琼脂糖制成的珠状琼脂糖凝胶可用于 凝胶朦桥、分子筛层析等方面，篡挂隙魔主要取决予琼脂耱的浓度，骧滕糖浓度 大，霹苏送入凝薮内部豹粒子埂小。 o 2 琼胶多糖的应用 o 2 1 琼胶的应用 0 2 。差，l 募黢在食品行鲎中辩应震f t 3 - j 8 虫于璩胶溶液的胶凝性和凝胶的稳定性丽使琼胶广泛地应用予食品工业中， 它可以作为馅饼的添加剂或增量剂，糕点花边的凝胶以及法式蛋白甜饼、糖衣食 最、家常小甜饼、冰激辫式蕊奶滋囊食燕或者箕拖食晶酶稳定裁。 鞲友食黠中琼胶魏含燮标准必o 2 到0 5 之间。琼胶除了 乍为糖衣的稳定 剂之外，还w 以防止包装粘连。以需要的糖量为基准，琼胶的浓艘达到0 5 歪 1 嘲对，霹俸为渣饼透臻糖袁麓稳定剂。在这罐，稳定裁摄篱了透翡耱衣游豁度 帮在漓馍表谶豹黏卷力，绲傻凝胶较抉凝固著增加柔韧性，以减少表面缺陷和裂 纹。在凝胶熔化温度提高的同时，减少了油饼的吸液软化倾向。在这些应用中， 琼胶缀常和冀谴德糍胶螽瓜尔豆胶帮魏匿胶灞合谩弱。 3 龙须菜琼胶多糖的制备技术及流变学特性的研究 琼胶难以被人体消化吸收，人体对它的利用率很低，故属低热量食物。琼胶 应用于饼干、面包之类的食品中，可以作为填充剂和膨松荆，可替代淀粉制造麦 片糊、无淀粉面包和餐后点心。琼胶浓度达到o 1 到l 。o 时，可用馋蛋糕和谣 包的保鲜剂。 在糖制食品中，例如棉花糖、糖制水果片，琼胶是最受欢迎的食品添加剂。 琼胶已作为填充骞| 用于铡造捧状糖果和多种坚韧焉富有弹性的果子冻食品。这类 食品中琼胶的含量达到o 3 1 8 。在这些以琼胶为基质的果子冻食品中，通常 加入柠檬酸二氢钠作为有机酸化剂。 琼胶用于制造冰果子露和冰激淋，可使箕润漕和不易麓溃。蠢于琼胶豹低起 泡性，因此在使用时，需要和诸如黄耆胶、槐豆胶之类的胶配合使用。 琼胶有助于降低奶制品的离浆性，改善干酪的稠度和切片性。也可用作罐头 鸡、鸭、鱼、肉的增裰剂和胶凝剂。当这类产品为半流态时，尤其需要使用琼胶。 琼胶可以作为灌制香肠的原料之一。对于熏制或者腌制肉制品，琼胶常用作 保护胶体以防止其风味走失。为此目的，烹调的火腿也可浇盖含有琼胶和抗坏血 酸的溶液，包装籍，用圜光灯照射。经琼指处理过的肉制晶沈未处理的和只用抗 坏血酸单独处理的肉制品更能保持原有的风味。 0 2 1 2 琼胶在生物技术领域的应用 琼胶最早震予生物领域是雳作微生物培养基，现在这一用途仍被广泛使用， 而且被更广泛地应用于其他实验的基质。例o n 进行组织培养，研究组织成分变 化；培养病毒合成相应的c d n a ，用于癌症研究等。 o 2 1 3 琼胶在萁饨方面的应用 其他方面的应用如药品、炸药；石油钻探用作凝固剂；生产包装用的可食性 纤维，做金属吸附剂；过滤铵盐等。 从琼胶分离出来的琼脂糖及其衍生物，在医药卫生、生物化学及其他科学领 域中的应用范围相当广。( 见0 。2 。2 琼脂糖的疲用) 0 2 2 琼脂糖的应用【l 】 琼脂糖在低浓度时就具有高凝胶强度，为近透明的凝胶基质，具有对微生物 的稳定性，因此，在生物和医学领域有广泛的用途。童7 0 年代以来，其应用发 展尤快，可分为电泳、色谱法、免疫学和其他几方丽。 o 2 2 1 凝胶电泳 4 龙须菜琼胶多糖的制备技术及流变学特性的研究 琼胶因含有较多负电荷，能与某些染料和蛋白质，特别是脂蛋白相互结合， 使电内渗增高，许多用途受到影响。但低电渗的琼脂糖则可克服上述缺点，可广 泛应用于临床诊断，其中凝胶电泳和免疫技术是琼脂糖凝胶应用的重要方面。即 在琼脂糖凝胶板上一端点样，电泳后，经染色可分离和鉴定核酸、脂蛋白、乳酸 脱氢酶同工酶、碱性磷酸酶同工酶、脑脊髓液、血清蛋白、关节蛋白、糖蛋白、 酸性粘多糖、肝素、卡拉胶、细菌蛋白、植物病毒等。还有用聚丙烯酰胺和琼脂 糖的混合物，以及葡聚糖、琼脂糖和淀粉的混合物做凝胶电泳板的。这已成为生 命大分子研究中不可缺少的手段。 琼脂糖电内渗最小，可用作等电聚焦。它不同于一般电泳，而是运用两性电 解质生成的p h 梯度进行电泳。 o 2 2 2 色谱法 粒状琼脂糖凝胶颗粒孔径大小均匀，可用作分离不同分子量的介质。1 9 6 2 年h j e r t e n 首次用粒状琼脂糖分离开蛋白质和病毒的混合物，并分离出核蛋白体。 近2 0 年来，粒状琼脂糖已广泛地用于生物高分子的分离和分子量的确定方面， 如对病毒、核酸、糖原、粘蛋白、抗体、核蛋白体，卡拉胶及其他多糖等。亲和 色谱法则是将抗原、抗体、酶、同工酶等以物理或者化学形式结合到琼脂糖凝胶 颗粒中，它们可以吸引带特殊物理或者化学形态的分子，然后改变洗脱液的组分、 p h 值和离子强度，将这些特殊分子洗脱下来，达到提纯的目的。为适于不同用 途，琼脂糖可以制作成亲合色谱法用的带烷基、芳香基、氨基酸、核苷酸等基团 的粒状琼脂糖，以及作离子交换用的c m 琼脂糖、d e a e 琼脂糖。 0 2 2 3 免疫学 琼脂糖在免疫学中也有大量应用，例如：凝胶扩散、散射免疫扩散电泳、电 免疫分析、对流电泳等。 0 2 2 3 1 凝胶扩散 可定性地观察不溶性抗原抗体相互作用。将抗体和抗原分别滴于琼脂糖凝 胶板的外围和中心小孔中。当两者扩散到相当浓度的一点上则形成可见的沉淀 线。此法可以诊断和预测各种疾病，也可鉴别抗原物质。 0 2 2 3 2 散射免疫扩散 将特定的抗体溶液加到琼脂糖凝胶中，制成的凝胶圆板在中心孔滴加抗原溶 液。扩散后形成沉淀带，其直径与抗原浓度成比例。此法可定量测定人血清或血 龙须菜琼胶多糖的制备技术及流变学特性的研究 浆的免疫球蛋白。也可将抗原加到琼脂糖凝胶中。又如将酶基质加到琼脂糖凝胶 中可以测定样品中的酶含量。 o 2 - 2 3 3 免疫电泳 先将抗原物质进行电泳分离，然后与特定的抗体进行互相垂直的扩散作用。 此法用以测定免疫球蛋白异常，确认血清蛋白的不足状况和某些抗原抗体复合 物。 0 2 2 3 4 电免疫分析 琼脂糖凝胶中加入抗体，抗原放凝胶小孑l 中。通电后，则可出现“火箭”状沉 淀样式，其高低与所测的物质浓度有关。 o 2 2 3 5 对流电泳 将含抗原的样品放在凝胶板的阴极方向小孔中，将含抗体的样品注入阳极方 向小孔中。通电后，抗原与抗体以相对方向迁移，在相遇处形成一沉淀带。可用 以测定与乙型肝炎相结合的抗原，此法还可用于寄生虫病、病毒性失调及其他微 生物引起的病理学的研究中。也可加入放射性物质、荧光物质和酶标记试剂，以 增加方法的灵敏度。 o 3 常规琼脂糖的制备方法【i 6 】 自发现琼脂糖在电泳上的性能比琼胶好之后，对琼脂糖的需要量大增。最初 使用的乙酰化法操作麻烦，成本高，而且易降解，不适于大量生产。为克服这些 缺点，质量高、成本低、操作简单的琼脂糖制造法便相继问世。 o 3 1 乙酰化法 在5 0 0m l 锥形瓶中放入8 0m l 吡啶，2 0m _ l 水，加入1 5g 琼胶，塞好，摇 动几分钟后放置2 4h 。用玻璃棒将膨胀的琼胶捣碎，再加9 0m l 吡啶，用分液 漏斗将1 5 0m l 醋酸一滴滴地加入，同时搅拌，反应生热，使琼胶溶解，温度不 宜超过7 0 ，必要时应冷却。然后将烧瓶放入7 0 温箱中1 0 h 。次日将形成的 粘液用分液漏斗滴入5l 的冰水中，同时激烈搅拌，生成沉淀，用布氏漏斗过滤。 将沉淀物研碎，放烧杯中用水洗数次，加水浸洗2 4h ，布氏漏斗过滤，冷水洗， 再用约4 0 水洗至无醋酸止。再用乙醇洗，乙醚洗，室温干燥，得乙酰化琼胶。 将它放入分液漏斗中，加6 0 0i i 止氯仿，摇动2 3h ，放置2 0 2 4h ，分出氯仿， 再分别用4 0 0m l ，3 0 0 m l ，3 0 0m l 氯仿同样抽提三次，抽提液合并，过滤，加 入相同体积的石油醚，激烈搅拌，产生沉淀，烧结玻璃漏斗过滤。先用石油醚洗， 6 龙须菜琼胶多糖的制备披术及流变学特性的研究 再用无水乙醇洗。在抽滤过程中沉淀不能抽干，以免变硬。立即去乙酸化。将沉 淀放锥形瓶中，加8 0m llm o l lk o h ( 在无水乙醇中) ，盖好，室溢下，放暗处。 断续摇动，2 1h 后用稀醋酸中和，过滤，乙醇洗，乙醚洗，干燥，约能得l og 琼脂糖。 o 3 2 碘化钠法 琼胶粉末加水，缚6g 璩胶加1 0 0m l 水，加入彭3 量的7m o l l 碘化钠，在 7 0 处理7h ，用烧结玻璃漏斗过滤分离，溶解的为琼脂糖，加酒精使琼脂糖沉 淀下来。使再溶于水，再用乙醇沉淀，重复沉淀2 次，以除去碘化钠，干燥。产 率为7 3 5 。9 3 。9 。 o 3 3 聚乙二醇法 琼胶8 0g ，加水2 0 0 0m l ，放沸水浴中，搅拌至溶解，在8 0 时加入2 0 0 0 m l 8 0 鹣4 0 的聚乙二醇f 分子量为6 0 0 0 ) 溶液，搅拌混台，在3 5r a i n 内便产生沉 淀，用1 1 0 目的尼龙筛布过滤。用4 0 温水洗2 3m i n ，洗去硫琼胶，或用篮式 离心机分离，将沉淀物转移到1 5 的水中充分洗涤。浸洗过夜，以除去大部分 的聚乙二醇，然后再用丙酮洗，干燥。所得琼脂糖再溶于水，使浓度为4 ，再 加聚乙二醇进行沉淀，操作同上，再重复两次，尽量将硫琼胶除去，然后丙酮洗， 乙醚洗，干燥，得琼脂糖，产率为3 0 4 5 。用比浊法作产晶分析，未测出有硫 酸基。 另一作法是，琼胶6 0g 加1 0 0 0m l 盐水，放压力锅中1 0 5 加热3 0 分钟使 之溶解，然后凉至5 6 时加入1 0 0 0m l5 0 聚乙二醇，加时搅拌，产生沉淀， 离心分离。将沉淀再溶于1 0 0 0m l 盐水中，再同前一样重复沉淀一次。为了除 去沉淀中的聚乙二醇，可将沉淀放在氯仿中搅拌、沉淀干燥彳导琼脂糖。 0 3 4 十六烷氯化吡啶( c v c ) 法 在锥形瓶里放8 0 0m lo 0 2m o l l 柠檬酸钠，加热至沸，搅拌加入3 2g 琼 胶，加热至全溶。取1 2g 十六烷氯化毗啶于4 0 0m l0 0 2m o i l 柠檬酸钠中， 煮沸，将此溶液搅拌着慢慢地加入到热的琼胶溶液中，立刻产生沉淀。用离心机 离心，此时上清液与沉淀明显分开，将上层凝胶取出，将凝胶打碎，放在6 己的 盛满水的烧杯中搅拌半小时，然慝静置，使凝胶下沉，再加净水同样再洗三次， 最后次搅拌过夜。次日用玻璃滤器过滤，水洗几次。洗后将凝胶放烧杯中加热， 使凝胶溶化，加入一些漂白土，然后离心分离。将凝胶加热溶解，放冷成凝胶， 7 龙须菜琼胶多糖的制备技术及流变学特性的研究 放入低温冰箱中冷冻，冻透取出，融化，在大孔的玻璃过滤器上过滤，洗4 5 次， 凝胶溶化，加5 倍体积的乙醇，使琼脂糖沉淀出来，干燥。由3 2 9 琼胶可得1 5 9 琼脂糖。用本法处理d i f c ob a c t o 琼胶后，所得琼脂糖含硫量为0 。1 4 ，质量很 好。 0 3 5 螫合剂法 用乙二胺蹬乙酸及其钠盐戴磷酸盐溶液处理琼胶能除去琼胶中的硫琼胶。 用4 5 4g 琼胶加8 0 0 0m l 水，室温加1 0 0 0g 连二磷酸钠，加热至4 4 维持 1 2h ，过滤，用纯水洗去磷酸盐和硫琼胶，得琼脂糖。 第二种作法：在8 0 0 0m l 水中加5 0ge d t a n a 2 ，放入4 5 4g 琼胶，加热至 6 0 ，维持4h ，这时e d t a 使硫琼胶成水溶性而琼脂糖不溶，用水洗去e d t a 和硫琼胶，干燥，得琼脂糖。 第三种作法：取2 9g 粉末琼胶，加到1 0 0 0m l 0 0 3m o l l 磷酸钠溶液中， 煮沸使之浴解，放冷凝固成凝胶。将凝胶压过6 0 目筛子，使凝胶呈碎小的颗粒 状，加3 0 0 0m lo 0 3m o l l 磷酸钠到凝胶中，在室温下搅拌过夜。再换3 0 0 0m l 磷酸钠溶液，搅拌过夜。提取2 次2 天，布氏漏斗过滤，水洗。加水，加热溶解 后用3 4 倍体积的乙醇沉淀，布氏漏斗过滤，乙醇洗，乙醚洗，室温于燥。约可 得1 5g 琼脂糖，含硫量为0 1 7 。 0 3 6 离子交换剂法 琼胶溶液在热时用d e a e 纤维素或d e a e 一葡聚糖凝胶( d e a e s e p h a d e x ) 等 处理，硫琼胶被吸附而与琼胶糖分开。 d e a e 葡聚糖凝胶a - 5 0 用o 5m o l l h c l 洗，再用o 5m o l l n a o h 洗， 最后用o 5m o l lh c i 洗成氯型，水洗。将此葡聚糖凝胶放入带恒温水套的层析 柱中( 5 0 x1 0c m ) ，用热水维持在5 0 6 0 。将琼胶6 0g ，溶于2 0 0 0m l 水中，加 到柱上，进行层析，用水洗。处理过的琼胶溶液用4 倍体积的乙醇沉淀，乙醇洗， 真空5 0 干燥，可雩导高质量的琼脂糖。 0 3 7 硫酸铵法 将琼胶加水加热溶化，配2 浓度的溶液2 0 0 0 m l ，取1 0 0 0 m l 热的饱和的硫 酸铵加到热的琼胶溶液中，同时搅拌，在热水浴中放置3 0 分钟，然后用预热的 离心管在2 5 0 0r m 转速下离心1 5 分钟，分离去上清液，将沉淀取出，放在布氏 漏斗上，用冷水洗，再将沉淀放烧杯中加1l 水，加热使溶解，加入2 倍体积的 龙须菜琼胶多糖的制备技术及流变学特性的研究 丙酮，产生沉淀，在4 放置过夜。用水洗去沉淀中的硫酸铵，再用丙酮脱水， 室温干燥，得琼脂糖。 0 。3 ，8 尿素法 加有柠檬酸缓冲液的尿索溶液( 1 0m o l l ，p h = 6 2 ) 能溶解淀粉，再用乙醇分 部沉淀，能使淀粉中的直链淀粉和支链淀粉分离。这一方法也能用于琼脂糖与硫 琼胶的分离。 琼胶能溶于不同浓度、热的尿素( p h = 6 2 ) 中。这表明尿素浓度低时溶液放冷 后能形成凝胶，尿素浓度在6 m o l l 及其以上时冷却后仍是溶液状态。 取4 0 9 粉来琼胶加入1 0 0 0 m ll o m o l 尿素溶液( 加有柠檬酸使p h = 6 2 ) ， 放在5l 的圆底烧瓶中，加热溶化，在4 0 平衡，加入乙醇，每分钟加l o m l ， 成细流状加入，同时搅拌，加至乙醇的浓度达到5 5 ( v v ) 时停止，此时溶液混 浊。在4 0 ，温和的搅拌下平衡1 5 2 0h 。雳高速离心梳分离琼脂糖沉淀。将此 沉淀再溶于5 0 0m l 缓冲的尿素溶液中，在水浴上加热溶化，冷至4 0 ，再加乙 醇至5 3 ，这样沉淀4 次，得到纯的琼脂糖。其硫含量为0 1 1 ，由4 0g 琼胶 酉得1 3g 琼脂糖。 上述八种方法除目前常用的d e a e 纤维素法外，其他方法都存在收率低， 产品色泽差，或者凝胶强度低，生产成本高等问题。d e a e 纤维素法虽然是比较 成熟的工艺，但d e a e 纤维素价格昂贵，限制了其制备琼胶糖的量。 0 4 发须菜琼胶多糖 江篱是一种重要的海洋经济红藻，在分类系统上属于红藻门( p h o d o p h y t a ) 、 真红藻纲( f l o r i d e a e ) 、杉藻e 1 ( g i g a r t i n a l e s ) 、江篱科( g r a c i l a r i a c e a e ) 、江篱属 ( g r a c i l a r i a ) 。到基前为止，在世爨范围内发现的江篱属海藻有1 5 0 多个种，其中， 有3 0 多个种可在我国海域发现【1 9 1 。 江篱是一种高纤维、高蛋白、低脂肪、低热能、且富含矿物质、微量元素和 维生素的天然优质保健食品。江篱中含有丰富的高度不饱和脂肪酸，具有降血压、 促进平滑肌收缩、扩张血管、阻碍皿小板凝集和防止动脉硬化、防治老年性痴呆 等多种功能，本草纲目书中就有江篱作为食疗的记载。江篱藻体大、适应 强和繁殖快，在生长发育过程中需要吸收大量n 、p 等营养盐，并释放大量氧气， 可以减轻海水富营养化，进而减少赤潮发生【2 0 1 。江篱还可作为制造琼胶的主要原 料。 9 龙须菜琼胶多糖的制备技术及流变学特性的研究 龙须菜是江篱属海藻的典型代表，分布于世界业寒带至热带地区沿海的潮间 带和浅海区域中，在我国的辽宁、由东、江苏、浙江、福建、广东、广西、海南 沿海都有分布。野生龙须菜主要分布在中国的黄海以及楣近纬度的日本、美国、 加拿大和南非海域。自上世纪八十年代以来，我国就开始了江篱的人工栽培研究， 并相继实现了龙须菜等的人工栽培。龙须菜既可以在浅海区栽培，也可以在深海 栽培，且其琼胶含量高，品质优【2 l l ，已成为继裙带菜、海带和紫菜之后的第四栽 培海藻。据不完全统计，我国琼胶生产的8 0 来源于龙须菜。 龙须菜分枝较多，生长快，每年春秋两季为快速生长期。藻体含胶量高达 2 0 3 0 ，据摄道龙须菜提取的琼胶是江蓠属中最好的瞄l ，经过碱改性豹琼胶可 与石花菜媲美：凝胶强度高，硫酸根含量低，3 - 6 内醚半乳糖含量高。龙须菜既 是提取琼胶的重要原料之一，又可以作为鲍鱼养殖的良好饲料和人类的绿色保健 食品，广泛应用予王、农、医监，作为缀菌、微生物的培养基。沿海群众魇其胶 煮凉粉食用，也直接炒食。煮水加糖服用，具有清凉、解肠热、养胃滋阴的功效。 实验还证明，龙须菜是一个适宜于大规模培养的物种【2 3 2 4 。 生产琼胶的原藻一般以石花菜属种类为最好，生产琼胶前不必进行碱前处 理，但石花菜价格较高，做为原料成本较高。丽以江篱属作为原藻，则必须对原 藻用碱液加热处理，据报道龙须菜提取的琼胶是江蓠属中最好的【2 2 1 ，经过碱改性 的琼胶可与石花菜媲美，并且价格仅为石花菜的四分之一。 o 5 龙须菜琼胶流变学特性 食品胶一般都是水溶性高分子，在水中能产生增稠作用，这也是它能被广泛 使用的主要原因。不同食品胶体的流变特性也不同，而且这种流变特性对被应用 的食晶来浼至关重要，会直接影响到该食品的感宫品质。如使用了食品胶的食品 有时会有黏腻口感，这对于消费者来说是不大愿意接受的。这种口感特性与使用 的食品胶的粘度、剪切稀化以及其他流变特性直接相关。所以通过对食品胶体流 变学特性的研究，可以了解食品的组成、内部结构和分子形态等，为产品配方、 加工工艺、设备选型及质量控制等提供方便和依据盼3 0 1 。 0 5 1 流体类型 流体分为牛顿流体和鼍荽牛顿流体【3 1 , 3 2 1 ，粘度用予摇述牛顿流体，丽对于菲牛 顿流体，在特定剪切速率下的粘度为特性粘度。流体的流变特性随组成、温度、 剪切速率、时间和起始剪切条件而变化。 i o 龙须菜琼胶多糖的制备技术及流变学特性的研究 0 5 1 1 牛顿流体 牛顿流体的流变特性不随剪切速率和剪切条件而变化，仅随温度和组成丽变 化。严格地讲理想的牛顿流体没有弹性，且不可以压缩，各向同性。所以，爨然 界完全的牛顿流体是不存在的。在流变学中把在二定范围内的基本符合牛顿流体 定律的流体按牛顿流体处理 3 1 - 3 3 l 。数学方程为州d ，式中t 为剪切应力、d 为 剪切速率、麓为糕度。对于牛顿流体，q 值在一定温度下为常数。 0 5 1 2 非牛顿流体 非牛顿流体的流变特性随剪切速率而变化。非牛顿物料可分为非时间相关性 和时间福关性鳓。 0 5 1 2 1 非时间相关性 非时间相关性是指在特定的温度下，流体的粘度随剪切应力或剪切速率而变 化的流体。可分为假塑性流体、塑性流体和涨塑性流体。 假塑性( 剪切变稀) 流体为流体的表观粘度随剪切速率的增加而减少，这种流 体具有可逆性。如浓缩果汁、许多胶溶液、乳状液和分散液等都为假塑性流体。 其数学模型：f k d n ( 水1 ) 式中，为剪应力、k 为增稠指数、琏为流动指数、 d 为剪