海藻的营养成分

第三章海藻的营养成分
主要内容
●海藻的一般营养成分
●海藻生物多糖
目标要求
●掌握活海藻的一半营养成分、以及海藻生物多糖的种类、分
布、性质及应用。

建议学时 4学时
第一节海藻的一般成分
海藻的一般成分：指海藻干物中所含的蛋白质、脂质、碳水化合物、灰分等物质。

海藻中的主要成分是多糖类物质占干中的40%-60%；脂质0.1%-0.8%（褐藻质脂含量稍高）；灰分在藻种间含量变化较大，一般为20%-40%，蛋白质含量一般在20%以下
影响海藻中一般成分含量的因素：
生长环境的水温、营养盐等理化因素
日照、季节的变化
生卡场所
藻体部位等各种因素的影响。

其中季节的变化影响最大：
海带中褐藻酸含量在4、5月份含量最高，7月份后降低，
甘露醇的季节变化与褐藻酸含量变化呈相反趋势，即6、7月含量高，7月后增加，9月份最高。

粗蛋白含量在3-5月份高，6-7月份时较低
海带不同部位成分含量有变化：根部、基部的总氮比顶叶部高；基部的褐藻酸中的古洛糖醛酸含量高于叶部；根部的灰分含量也比顶叶高
野生的海带含碘量比养殖海带高得多。

第二节海藻生物多糖
红藻中--- 琼胶、卡拉胶、红藻淀粉、木聚糖、甘露聚糖以及低分子碳水化合物红藻糖苷、甘露糖苷、多糖苷与糖醇
褐藻中---褐藻胶、褐藻糖胶、海带淀粉、海藻纤维素、甘露醇和糖苷（低
分子碳水化合物）
绿藻---杂多糖
根据在藻体内存在的位置可以分为：
细胞壁多糖：主要成分是海藻纤维素，其次还有木聚糖、甘露聚糖等替代纤维素的骨架结构；
细胞间质多糖：具有高分子阴离子化合物的特性，如具有硫酸基与羧基，是维持海藻生命活动所必需的基础物质，构成细胞间质多糖的单糖除了中性糖以外，还有3，6内醚-L-半乳糖、6-O-甲基-D-半乳糖、D-甘露糖醛酸、L-古罗糖醛酸、6-硫酸基-D-半乳糖、2，6二硫酸基-D-半乳糖、2-硫酸基-3，6内醚-D-半乳糖等特异组分
细胞内储存多糖：多为淀粉类物质，红藻淀粉、海带淀粉
一、红藻中的碳水化合物
(一)琼胶
1、分布：石花菜、江蓠、鸡毛菜（紫菜）
2、物理性质：不溶于冷水和无机、有机溶剂中，适当加热条件下，可溶于热水和某些溶剂中。

琼胶溶于热水后冷却至一定温度就形成凝胶。

3、琼胶的主要成分：
D-半乳糖
L-半乳糖
硫酸基和无机物:Ca\Me\Fe\Al
3，6内醚-L-半乳糖
丙酮酸
6-O-甲基-D-半乳糖、
4-O-甲基-L-半乳糖、
2-O-甲基- 3，6内醚-L-半乳糖
4、结构：
琼胶主要是由中性的琼脂糖（60%-80%）和含硫酸根的硫琼胶（20%-40%）构成的。

琼脂糖：由（1→3）ß-D-吡喃半乳糖和（1→4）3，6内醚-ɑ-L-半乳糖反复交替连接而成的线形分子。

经过酸和ɑ-琼胶酶水解得到琼二糖（D-L）、琼四糖（D-L-D-L）等寡糖；
经过ß-琼胶酶水解得到新琼二糖（L-D）及新琼四糖（L-D-L-D）等寡糖
5、影响琼胶凝胶强度的分子结构因素：琼胶中硫酸根的含量越高其凝胶强度越低。

琼胶中硫酸根的含量与半乳糖的含量的变化趋势一致。

3，6-内醚-L-半乳糖
与硫酸根含量的变化呈负相关关系。

琼胶凝胶强度的变化与3，6-内醚-L-半乳糖的变化成正相关关系。

所以硫酸根的含量越高其凝胶强度越低。

在提取琼胶的工艺过程中，加碱处理可以使琼胶中的6-硫酸基-L-半乳糖C6位上的硫酸基被脱掉，同时C3和C6位上的羟基会脱水形成3，6-内醚-L-半乳糖。

琼脂糖在低浓度时就具有很高的凝胶强度。

在生物和医学上有广泛的应用，如，凝胶电泳、凝胶层析、凝胶扩散案的介质
8. 应用:
(1) 最理想的细菌培养基
(2) 凝胶电泳等的介质
(3) 食品添加剂(无臭,无味),且对味道起到长时间的固定作用.
（4) 在医药方面.琼胶用作轻度泻药,以预防和治疗便秘.还用作药膏基材,鱼肝油乳化剂,牙科弹性印膜料等.
(5) 琼脂难以被人体消化吸收, 人体对它的利用率很低,故属于低热量食品.
食用凝胶(凉拌菜,凝冻拌菜);食品工业用作果冻,羊羹,酸奶,软糖,果酱,冰激凌和蛋油酱稳定剂.用量一般为0.1%-2%.
(二)卡拉胶
1. 原料藻: 主要是卡帕藻和麒麟菜两属的各种藻类，还使用角叉菜、杉
藻、银杏藻、叉红藻、育叶藻属的各种藻.
2. 结构: D- 半乳糖及其衍生物以a(1→3)和ß(1→4)糖苷键交替连接形
成的线型聚合物.
根据1→4连接的a-D半乳糖单位的差异分为好多种.见下表1-7-4.不同类型卡拉胶重复二糖单位名称及来源.
3、性质:
（1）外观:无臭,无味的白色至浅褐黄色粉末.
（2）凝固性.能形成半固体状凝胶.在水中,K -. L-卡拉胶有凝固性,当将它们加水加热溶解后, 放冷时能形成透明的半固体状凝胶,且形成凝胶时必须有阳离子存在.（与琼胶不同）K+, Ca+. 在一定范围内，凝胶强度随这些外加离子的浓度的增加而增强。

卡拉胶与水形成的凝胶，在不引起降解的条件下具热可逆性。

（加热时凝胶融化，放冷后又凝固）
Ress 认为，红藻多糖在形成凝胶的过程中可分成四个阶段：
（一）卡拉胶溶解在热水中，其分子成不规则的蜷曲状。

（二）当温度降到某一程度时，其分子向螺旋状转化，形成单螺旋体；（三）温度再下降，分子间形成双螺旋题，为立体网状结构，这时开始有
凝固现象。

温度再下降，双螺旋体聚焦形成凝胶。

（3）溶解性：水：主要溶剂是水，在热水中所有类型的卡拉胶都溶解；
乳：所有卡拉胶都溶入热的乳中；
有机溶剂：能溶入无水的肼中，与水混溶的有机溶剂，但浓度低时卡拉胶都能溶解，但有机溶剂的浓度增加到一定程度时卡拉胶便被沉淀出来
（4）反应性：卡拉胶因分子上带有半硫酸脂基团-R-O-SO3-, 具有很强的阴离子性，H+ 、K + 、Na + 、Ca 2 + 反应生成卡拉胶酸、钾盐、钠盐、钙盐；与蛋白质起反应，能稳定酪蛋白胶粒，在乳制品的制造中有很重要的地位。

（5）生理作用与毒性：是一种无毒而不被消化的植物纤维，昨天然食品添加剂；在啤酒的制造中，假如卡拉胶使蛋白质沉淀除去，起到澄清啤酒的作用，也可以用此原理除去废水中的蛋白质。

5、应用
（1）K-卡拉胶可用于巧克力牛奶中作稳定剂，也可作为冰激淋的稳定剂（0.05%用量）
（2）面包和其它面包制品中加入卡拉胶可以改进口干、外观及蓬松度
（3）卡拉胶也可用以制作果冻、果酱、酿酒业中的啤酒澄清（用量0.6-1.2%）（4）在牙膏生产中，同时加入K-卡拉胶和L-卡拉胶可使产品口感好，发泡程度高。

二、褐藻中的碳水化合物
(一）褐藻胶
1、褐藻胶的化学组成和结构
组成：褐藻胶是一种嵌段共聚物，由D—甘露糖醛酸(M)和L—古罗糖醛酸(G)组成。

Atkins等根据X射线衍射图谱及红外线波谱等分析，褐藻酸的晶体有三种不同的区段嵌和而成：
(G)n即多聚-ɑ-L-古罗糖醛酸：…4(G)1…4(G)1
（M)n即多聚-β-D-甘露糖醛酸：…4(M)1…4(M)1…；
(MG)n即G与M交替共聚的区段：…4(G)1…4(M)1 …4(G)1…4(M)1 …
或者…4(M)1…4(G)1 …4(M)1…4(G)1 …
褐藻胶属于非均匀的聚合物。

不同海藻和同一海藻的不同部位褐藻胶M/G值不同。

M/G值不同，褐藻胶的理化性质也有差异。

2、褐藻胶的理化性质
（1）褐藻胶是褐藻酸及其盐类和其他有机衍生物的统称。

包括水不溶性的
HAlgin和各种水溶性和水不溶性的褐藻酸盐。

工业产品主要是NaAlg，是白色或淡黄色固体。

（2）溶解性：NaAlg在机械搅拌下能较快的溶解在水中，形成粘稠状的水溶液；如不搅拌，不预先将胶粒分散在水中，放置24小时也能缓慢地溶解为均匀的水溶胶，和一种水溶性液体（如：甘油）混合，将会促进其分散和防止结块，并加速其溶解。

NaAlg不能速溶，原因是表面活性太大，为了降低表面活性，增加扩散速度，可以考虑在褐藻胶的生产过程中加入降低表面活性物质和扩散剂。

对选用添加剂有严格的要求：
①无毒无异味，其亲水亲油平衡值（HLB值）一般配比到8—12之间；②.
不能和褐藻胶所用原料反应③.不能影响褐藻胶产品各项技术指标和使用要求。

NaAlg与酸（pH<5.4）生成HAlg为无色水不溶性溶胶，在纯水中不溶，但能吸水溶胀至原来体积的30—40倍，酸性强则吸水量越小。

如果水为碱性则会溶解成粘稠状水溶胶，但不溶于有机溶剂。

（3）粘滞性
褐藻胶为亲水性多糖胶体，其金属盐类溶于水中，具较高黏度。

褐藻胶的粘度：（高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液体在流动时存在着内摩擦）通常是指其1%水溶液在20摄氏度时的粘度。

单位 Pa.s。

测定仪器：乌氏粘度仪、旋转式粘度仪
影响褐藻酸盐粘度大小的因素：
①温度在极限范围内，褐藻酸钠溶液的粘度随t的增大而减小；一般温度每升高1摄适度，粘度降低大约25%，在短时间内加热，这种变化基本上是可逆的。

如长时间加温，因分子的降解，粘度进一步降低，是不可逆变化。

②.浓度浓度越大，粘度越大浓度每增大 0.5% 粘度增大2.5—3倍。

③pH 影响褐藻胶水溶液在pH 4—10范围内，粘度受pH 一定影响，接近中性时粘度最大。

④卫生条件，贮存中细菌的影响，分解，降解使粘度降低。

⑤.成品胶含水量的影响。

成品胶含水量低于15%可保持粘度的相对稳定性，水量超过15%，保藏间粘度会出现明显下降趋势，往往随含水量增大而急剧下降。

（4）离子交换性不溶性金属的褐藻酸盐其交换性能如同离子交换树脂；它能和某些离子很快地结合。

反应式：2NaAlg+ΜCl2→M（Alg）2+2ΝaCl
（5）凝胶性褐藻酸钠溶液中褐藻分子上的负电荷有阻止它的聚集的能力，加二价钙离子
形成凝胶变硬，加入足够量的钙即能形成硬性的不可逆凝胶。

3、褐藻胶的应用
（1）纺织印染工业：褐藻酸钠粘度大，毛细管上升性小，作为棉纺蚕丝人造纤维等轻纱上浆，所生成的薄膜有光泽、透明、有抗胀性，不起毛、耐摩擦，能使花纹鲜艳，减少断头，提高织布效率。

褐藻酸钠用作活性染料色浆，优于粮食淀粉和其它浆料，给色量高，线条轮廓清晰，颜色均匀,成品柔软，富有弹性，手感好，易浆洗。

是近代印染业的最佳浆料。

（2）食品应用：主要的食品添加剂，如作稳定剂，增稠剂，黏合剂。

添加剂，可起到增加面粉中的面筋和韧性，做出的食品体大，色泽光亮，组织细腻，耐干性好，储存期长。

是使面团的延伸性强，弹性大，口感下滑，面条能减少断头，耐重，不浑汤。

（3）医药方面：
①有利于胆固醇排出体外，能延缓食品通过肠道的时间。

②褐藻酸钠可溶性纤维，能缓解或改变营养物质的消化吸收，减少碳水化合物的摄入量。

可做“低能食品”，并具降糖减肥的作用。

③具降血压，抗血液凝结，抑制血小板凝聚的作用，并降低血液粘稠度，对治疗白血病有一定疗效。

④用褐藻酸钠制作代血浆，浓度低，粘度高，可经沸煮消毒，与血型无关，将适合紧急情况下的救护，无需验血。

⑤古罗糠醛酸对核爆炸释放的有毒的半衰期长的锶―90有排出作用。

⑥可用来作止血棉，止血纱布，烫伤纱布等。

⑦可吸收胆盐，增加粪中胆盐的排出，缩小机体的胆固醇含量，降低血脂浓度，故可作为肥胖症，糖尿病，直肠结肠癌，习惯性便秘患者的疗效食品。

（4）日用化工方面：牙膏、牙粉、洗涤剂作增稠剂，乳化剂发泡剂
（5）其它方面：褐藻酸钠还可作纸上浆剂，铸造翻砂，鱼虾饵料的黏合剂杀虫剂（农药的缓释剂）树脂染料，照相胶片等。

水处理，种子处理
复习题
1、褐藻中的碳水化合物
2、掌握褐藻胶的化学组成和结构
3、简述褐藻胶的理化性质
4、怎样提高NaAlg溶解速度？
5、为了提高NaAlg溶解速度，可以再NaAlg中加入降低表面活性物质和扩散剂，
对选用添加剂有哪些方面的要求？
6、影响褐藻酸盐粘度大小的因素有哪些？
7、试述褐藻胶的应用？
8、据海藻生物多糖在藻体内存在的位置可分为——————、、——————、————。

9、名词 (1)细胞间质多糖 (2)红藻多糖 (3)琼脂 (4)琼脂糖 (5)卡拉胶
10、琼脂中硫酸根的含量与半乳糖含量变化趋势_______,3,6—内醚—L－半乳糖与硫酸根含量变化量_____相关关系,琼脂凝胶强度大小等与硫酸根的含量有关,硫酸根含量越高,琼脂凝胶强度越_____;半乳糖含量越高,琼脂凝胶强度越_____,为了提高琼脂的凝胶强度,以江蓠、紫菜为原料生产琼脂时，必须对原料进行_______处理.
11、简述琼脂中醇脂糖与硫琼脂的几种分离方法?
12、试述琼脂的应用?
13、试述卡拉胶的应用?
14、红藻多糖在形成凝胶的过程中分哪几个阶段?
15、了解卡拉胶的结构和分类?
16、简述卡拉胶的性质?
17、琼胶的组成成分？
18、卡拉胶的组成成分?
19、红藻中碳水化合物的组成？。