[科普中國]-海藻酸鈉

簡介

海藻酸鈉是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取碘和甘露醇之后的副產(chǎn)物，其分子由β-D-甘露糖醛酸（β-D-mannuronic，M）和α-L-古洛糖醛酸（α-L-guluronic，G）按（1→4）鍵連接而成。海藻酸鈉的水溶液具有較高的黏度，已被用作食品的增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑等。海藻酸鈉是無毒食品，早在1938年就已被收入美國藥典。海藻酸鈉含有大量的—COO－，在水溶液中可表現(xiàn)出聚陰離子行為，具有一定的黏附性，可用作治療黏膜組織的 藥物載體。在酸性條件下，—COO－轉(zhuǎn)變成—COOH，電離度降低，海藻酸鈉的親水性降低，分子鏈?zhǔn)湛s，pH值增加時，—COOH基團(tuán)不斷地解離，海藻酸鈉的親水性增加，分子鏈伸展。因此，海藻酸鈉具有明顯的pH敏感性。海藻酸鈉可以在極其溫和的條件下快速形成凝膠，當(dāng)有Ca2+、Sr2+等陽離子存在時，G單元上的Na+與二價陽離子發(fā)生離子交換反應(yīng)，G單元堆積形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而形成水凝膠。海藻酸鈉形成凝膠的條件溫和，這可以避免敏感性藥物、蛋白質(zhì)、細(xì)胞和酶等活性物質(zhì)的失活。由于這些優(yōu)良的特性，海藻酸鈉已經(jīng)在食品工業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。1

生產(chǎn)工藝海藻酸鈉的工藝流程如下：干的或濕的海草（藻）經(jīng)碾碎、水洗除雜、強(qiáng)堿水萃取、澄清得粗海藻酸鹽溶液，經(jīng)氯化鈣沉淀得帶色的海藻酸鈣，經(jīng)脫色、脫味后用酸處理，除去可溶性雜質(zhì)得海藻酸沉淀，與碳酸鈉作用得海藻酸鈉，再經(jīng)干燥、粉碎、過篩得海藻酸鈉粉末。2

理化性質(zhì)海藻酸鈉為白色或淡黃色粉末，幾乎無臭無味。海藻酸鈉溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑。溶于水成粘稠狀液體，1%水溶液pH值為6-8。當(dāng)pH=6-9時粘性穩(wěn)定，加熱至80 ℃以上時則粘性降低。海藻酸鈉無毒，LD50>5000mg/kg。螯合劑對海藻酸鈉溶液性質(zhì)的影響螯合劑可以絡(luò)合體系中的二價離子，使得海藻酸鈉能穩(wěn)定于體系中。

1、構(gòu)成

海藻酸鈉（C6H7O6Na)n主要由海藻酸的鈉鹽組成，由β-D-甘露糖醛酸(M單元）與α-L-古洛糖醛酸(G單元）依靠β-1,4-糖苷鍵連接并由不同比例的GM、MM和GG片段組成的共聚物。3

2、分子量

商品用海藻酸鈉的分子量通常象多糖一樣，比較分散。因此，一種海藻酸鈉的分子量通常代表該組所有分子的平均值。最常見的表達(dá)分子量的方式是數(shù)均分子量（Mn）和重均分子量（Mw）。

在多分散性分子群中，通常Mw>Mn。Mw/Mn的系數(shù)為分散性指數(shù)，海藻酸鈉商品的指數(shù)經(jīng)典范圍為1.5～2.5。最常用的決定分子量的方法為建立在內(nèi)在粘性和光散射測定基礎(chǔ)上計算而出的。

3、分子式

分子式為 (C6H7NaO6）x，分子結(jié)構(gòu)如右圖

4、pH值

海藻酸鈉微溶于水，不溶于大部分有機(jī)溶劑。它溶于堿性溶液，使溶液具有粘性。海藻酸鈉粉末遇水變濕，微粒的水合作用使其表面具有粘性。然后微粒迅速粘合在一起形成團(tuán)塊，團(tuán)塊很緩慢的完全水化并溶解。如果水中含有其它與海藻酸鹽競爭水合的化合物，則海藻酸鈉更難溶解于水中。水中的糖、淀粉或蛋白質(zhì)會降低海藻酸鈉的水合速率，混合時間有必要延長。單價陽離子的鹽（如NaCl）在濃度高于0.5%時也會有類似的作用。海藻酸鈉在1%的蒸餾水溶液中的pH值約為7.2。

5、穩(wěn)定性

海藻酸鈉具有吸濕性，平衡時所含水分的多少取決于相對濕度。干燥的海藻酸鈉在密封良好的容器內(nèi)于25℃及以下溫度儲存相當(dāng)穩(wěn)定。海藻酸鈉溶液在pH5～9時穩(wěn)定。聚合度（DP）和分子量與海藻酸鈉溶液的粘性直接相關(guān)，儲藏時粘性的降低可用來估量海藻酸鈉去聚合的程度。高聚合度的海藻酸鈉穩(wěn)定性不及低聚合度的海藻酸鈉。據(jù)報道海藻酸鈉可經(jīng)質(zhì)子催化水解，該水解取決于時間、pH和溫度。藻酸丙二醇酯溶液在室溫下、pH3～4時穩(wěn)定；pH小于2或大于6時，即使在室溫下粘性也會很快降低。

優(yōu)勢海藻酸鈉作為飲料和乳品的增稠劑，在增稠方面有獨(dú)特的優(yōu)勢：海藻酸鈉良好的流動性，使得添加后的飲品口感柔滑；并且可以防止產(chǎn)品消毒過程中的黏度下降現(xiàn)象。在利用海藻酸鈉作為增稠劑時，應(yīng)盡量使用分子量較大的產(chǎn)品，適量添加Ca。可以大大提高海藻酸鈉的黏度。

海藻酸鈉是冰激凌等冷飲的高檔穩(wěn)定劑，它可使冰淇淋等冷飲食品產(chǎn)生平滑的外觀、柔滑的口感。由于海藻酸鈣可形成穩(wěn)定熱不可逆凝膠，因而在運(yùn)輸、儲藏過程中不會變粗糙（冰晶生長），不會發(fā)生由于溫度波動而引起的冰淇淋變形現(xiàn)象；同時這種冰淇淋食用時無異味，既提高了膨脹率又提高了融點(diǎn)，使得產(chǎn)品的質(zhì)量和效益都有顯著提高。產(chǎn)品口感柔滑、細(xì)膩、口味良好。添加量較低，一般為1-3%，國外添加量為5-10%。

海藻酸鈉作為乳制品及飲料的穩(wěn)定劑，穩(wěn)定的冰凍牛乳具有良好的口感，無粘感和僵硬感，在攪拌時有粘性，并有遲滯感。

應(yīng)用1、在食品上的應(yīng)用

食品級海藻酸鈉

海藻酸鈉用以代替淀粉、明膠作冰淇淋的穩(wěn)定劑，可控制冰晶的形成，改善冰淇淋口感，也可穩(wěn)定糖水冰糕、冰果子露、冰凍牛奶等混合飲料。許多乳制品，如精制奶酪、摜奶油、干乳酪等利用海藻酸鈉的穩(wěn)定作用可防止食品與包裝物的連粘性，可作為上乳制飾品覆蓋物，可使其穩(wěn)定不變并防止糖霜酥皮開裂。

海藻酸鈉用于色拉（一種涼拌菜）調(diào)味汁，布丁（一種甜點(diǎn)心)、果醬、番茄醬及罐裝制品的增稠劑，以提高制品的穩(wěn)定性質(zhì)，減少液體滲出。

在掛面、粉絲、米粉制作中添加海藻酸鈉可改善制品組織的粘結(jié)性，使其拉力強(qiáng)、彎曲度大、減少斷頭率，特別是對面粉含量較低面筋，效果更為明顯。在面包、糕點(diǎn)等制品中添加海藻酸鈉，可改善制品內(nèi)部組織的均一性和持水作用，延長貯藏時間。在冷凍甜食制品中添加可提供熱聚變保護(hù)層，改進(jìn)香味逸散，提高熔點(diǎn)的性能。

海藻酸鈉可做成各種凝膠食品，保持良好的膠體形態(tài)，不發(fā)生滲液或收縮，適合用于冷凍食品和人造仿型食品。還可用來覆蓋水果、肉、禽類和水產(chǎn)品作為保護(hù)層，與空氣不直接接觸，延長貯藏時間。還可作為面包的糖衣、加餡填料、點(diǎn)心的涂蓋層、罐頭食品等自凝形成劑。在高溫、冷凍和酸性介質(zhì)中仍可維 持原有的形體。還可代替瓊膠制成具有彈性，不粘牙，透明的水晶軟糖。

2、在藥物制劑上的應(yīng)用

海藻酸鈉早在1938就已收入美國藥典。海藻酸在1963年收入英國藥典。海藻酸不溶于水，但放入水中會膨脹。因此，傳統(tǒng)上，海藻酸鈉用作片劑的粘合劑，而海藻酸用作速釋片的崩解劑。然而，海藻酸鈉對片劑性質(zhì)的影響取決于處方中放入的量，并且在有些情況下，海藻酸鈉可促進(jìn)片劑的崩解。海藻酸鈉可以在制粒的過程中加入，而不是在制粒后以粉末的形式加入，這樣制作過程更簡單。與使用淀粉相比，所制的成片機(jī)械強(qiáng)度更大。

海藻酸鈉也用于懸浮液、凝膠和以脂肪和油類為基質(zhì)的濃縮乳劑的生產(chǎn)中。海藻酸鈉用于一些液體藥物中，可增強(qiáng)粘性，改善固體的懸浮。藻酸丙二醇酯可改善乳劑的穩(wěn)定性。

3、印紡工業(yè)的應(yīng)用

海藻酸鈉在印染工業(yè)中用作活性染料色漿，優(yōu)于糧食淀粉和其它漿料。印出的紡織品花紋鮮艷，線條清晰，給色量高，得色均勻，滲透性與可塑性均良好。海藻膠是現(xiàn)代印染業(yè)的最佳漿料，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于棉、毛、絲、尼龍等各種織品的印花，特別適用于配制撥染印花漿。

中國紡織部門以海藻膠與淀粉混合或代替淀粉配制經(jīng)紗漿料，不僅可以節(jié)約大量糧食，而且能使經(jīng)紗的纖維不起毛，耐摩擦，斷頭率少，從而提高織布效率。海藻膠對棉纖維和合成纖維均有效。

4、在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用

以海藻酸硫酸酯分散劑制成的PS型胃腸雙重造影硫酸鋇制劑，具有粘度低，粒度細(xì)，附壁性好，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。

PSS是以海藻酸為原料研制的一種褐藻多糖雙酯鈉，具有抗凝血、降血脂和降低血液粘度的作用。

用海藻膠代替橡膠、石膏作牙科印模料，不僅價格便宜，操作簡便，而且印出的齒形更準(zhǔn)確。

海藻膠還可制作各種劑型的止血劑，包括止血海棉、止血紗布，止血薄膜，燙傷紗布，噴霧止血劑等。4