海藻酸钠的提取及应用_王孝华

收稿日期:2007-03-29

作者简介:王孝华(1978-),男,重庆江津人,讲师,主要从事应用化学研究.

生物工程

海藻酸钠的提取及应用

王孝华

(重庆交通大学理学院,重庆 400074)

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,综述了其在医学和食品行业中的应用,并对其发展前景作了展望.关 键 词:海藻酸钠;提取;提纯;应用中图分类号:TS254.5 文献标识码:A

文章编号:1671-0924(2007)05-0124-05

Extraction and Application of Sodium Alginate

WANG Xiao_hua

(School of Science,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China)

Abstract:Sodium alginate,as a nature macromolecule material,has been used extensively.In this paper,several extraction technologies of sodium alginate are introduced,the application and the properties of sodi um algina te are revie wed,and its developing prospect is predicated as well.Key words:sodium alginate;extraction;purification;application

0 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-甘露糖醛酸和 -L-古罗糖醛酸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 C 6H 7O 6Na n ,相对分子量在32000~200000之间[1-4]

.海藻酸钠的结

构式如图

1.

图1 海藻酸钠的结构式

如今非降解的塑料制品已被广泛应用于许多领域,但是它所带来的环境污染日益威胁人类的生存.因此,对可降解的 环境友好 材料的研究与开发日益受到人们的重视.海藻酸钠以其良好的生物降解性和生物相容性,被广泛应用于化学、生

第21卷 第5期Vol.21 No.5重庆工学院学报(自然科学版)

Journal of Chongqing Institu te of Technology(Natural Science Edition)2007年5月May 2007

物、医药、食品等领域[5-7].

1 海藻酸钠的性质[8-9]

1)海藻酸钠为白色或淡黄色粉末,几乎无臭无味.

2)海藻酸钠易溶于水,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).

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.

4)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.

5)海藻酸钠水溶液遇酸会析出海藻酸凝胶,遇钙、铁、铅等二价以上的金属离子会立即凝固成这些金属的盐类,不溶于水而析出.

6)海藻酸钠低热无毒.

海藻酸钠的种类很多,主要有:红藻、绿藻、褐藻类海藻(海带、马尾藻)等[5].

2 海藻酸钠的研究现状

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[5].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[6].

3 提取工艺

海藻酸钠典型的提取方法有几种[10],其中包括酸凝-酸化法、钙凝-酸化法、钙凝-离子交换法以及酶解法.下面简单地介绍一下前3种提取方法的工艺流程及基本原理.

3.1 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4h,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[11].浸泡结束后,取出海带,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Na2CO3溶液进行消化.此过程反应方程式如下:

2M(Alg)n+n Na2CO32n NaAlg+M2(C O3)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8~12h,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+HCl HAlg +NaCl

5)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+Na2CO32NaAlg+H2O+C O2

6)析出海藻酸钠.往中和后的溶液中加入一定量的浓度为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.

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