一種從麒麟菜中製備高凝膠強度κ-卡拉膠的方法

2023-10-07 21:17:49 3

專利名稱：一種從麒麟菜中製備高凝膠強度κ-卡拉膠的方法
技術領域：
本發明涉及一種從紅藻麒麟菜中提取高凝膠強度K -卡拉膠的方法，，屬於海洋資源加工利用領域。
背景技術：
卡拉膠(Carrageenan，又稱角叉菜膠、鹿角菜膠)是從角叉菜(Chondrus)、麒麟菜 (Eucheuma)、杉藻(Gigartina)及沙菜(Hypena)等多種紅藻中提取的一種水溶性膠體，是世界三大海藻膠工業產品(瓊膠、卡拉膠、褐藻膠)之一。卡拉膠是幾種多糖的複雜混合物， 由1，3-β-D-吡喃半乳糖和1，4-α-D-吡喃半乳糖作為基本骨架，交替連接而成的線性多糖。根據半酯式硫酸基在半乳糖上所連接的位置不同，可分為七種類型，目前工業生產和使用的主要有κ - (Kappa)型、t - (Iota)型和λ - (Lamda)型三種。κ -型卡拉膠能形成硬的脆性膠，其凝固性最好，粘度較低，適合做果凍、固定化酶載體和藥用膠囊等，工業上應用最廣泛，尤其是利用高純度高凝膠強度的κ-型卡拉膠生產製造藥用硬膠囊成為近年來的研究熱點，因此製備性能優良的κ -卡拉膠，有著十分重大的意義和使用價值。中國專利文獻申請號為03114130. 7 (公開號CN1450088A)介紹了一種卡拉膠的生產新方法，該發明工藝所得的卡拉膠凝膠強度低(小於1500g/cm2)，且鹼改性過程中耗鹼量大(氫氧化鉀濃度為5 25%)，清洗時耗水量多，環境汙染嚴重。中國專利文獻申請號為 200510019044 (公開號CN1769302A)提出了一種稀鹼法製備Kappa-卡拉膠的方法，該方法雖然降低了鹼改性過程中氫氧化鉀濃度(0. 5 1%)，但採用濃度為0. 05 0. 5%的無機酸預處理，易造成膠質損失，降低膠質得率，而且該專利中並未說明製備得到的κ -型卡拉膠凝膠強度。另外未經漂白處理的卡拉膠產品為褐色，不能滿足商品需求，這兩項專利中都未提到卡拉膠色澤和透明度的問題。梁瓊華等人在卡拉膠生產工藝的探討中對卡拉膠的漂白工藝進行了研究，採用次氯酸鈉漂白法，但氯氣不僅影響操作環境，損害工人的身體健康， 而且對卡拉膠分子結構破壞較大，造成產品質量不穩定。離子交換樹脂是20世紀60年代發展起來的一類新型高分子分離材料，具有良好的吸附性能，上世紀90年代後，其應用日趨廣泛，特別是在天然產物的分離純化方面顯示出很強的優越性。大量研究表明，離子交換樹脂具備優良的物理特性，脫色特性和再生特性，很適用於多糖的脫色工藝。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種從麒麟菜中製備高凝膠強度κ-卡拉膠的方法，解決了傳統工藝技術存在的鹼處理濃度大，導致清洗耗水量增加，環境汙染嚴重和化學脫色方法的缺陷。按照本發明提供的技術方案，一種從麒麟菜中製備高凝膠強度κ-卡拉膠的方法，特徵是，包括以下工藝步驟
(1)乙醇超聲預處理向紅藻麒麟菜中加入乙醇水溶液，在超聲波條件下處理30 60分鐘，清洗並溶脹以軟化麒麟菜藻體，所述超聲頻率為60 90KHz，處理溫度為20 60°C; 將超聲波處理後得到的藻渣浙幹，乙醇水溶液進行回收；所述紅藻麒麟菜原料與乙醇水溶液的比例為lg: 10 50ml，所述乙醇水溶液的體積百分濃度為10 50% ；
(2)氫氧化鉀鹼改性向步驟(1)得到的藻渣中加入鹼改性劑，所述紅藻麒麟菜原料與鹼改性劑的比例為Ig: 5 20ml，加熱至60 90°C處理1 2小時，所述鹼改性劑為質量濃度為1 5%的氫氧化鉀溶液；
(3)煮膠用自來水清洗步驟(2)得到的藻渣至pH為7 8，浙幹水後加入相對於紅藻麒麟菜原料質量15 30倍的去離子水，在75 95°C的條件下提取1 2小時，過濾，得到卡拉膠膠液；
(4)大孔型弱鹼性苯乙烯系陰離子交換樹脂純化脫色向步驟(3)得到的卡拉膠膠液中加入大孔型弱鹼性苯乙烯系陰離子交換樹脂，所述紅藻麒麟菜原料與大孔型弱鹼性苯乙烯系陰離子交換樹脂的質量比為1:10 50，在40 60°C條件下攪拌脫色1 2小時，所述攪拌速度為30 80r/min ；
(5)真空乾燥向步驟(4)純化脫色後得到的液體中加入絮凝促進劑，所述絮凝促進劑與純化脫色後得到的液體的比例為3 6g/100ml ；過濾，得到的白色凝膠物在45 60°C條件下真空乾燥3 6小時，真空度為-0. 06^-0. 09 MPa,真空乾燥後得到的產物粉碎至80 120目，即得到所述的κ-卡拉膠。2、如權利要求1所述的從麒麟菜中製備高凝膠強度κ -卡拉膠的方法，其特徵是 所述絮凝促進劑為氯化鉀。3、如權利要求1所述的從麒麟菜中製備高凝膠強度κ -卡拉膠的方法，其特徵是 所述大孔型弱鹼性苯乙烯系陰離子交換樹脂可經體積百分數為80 99%的乙醇水溶液處
理後再生。所述樹脂可經體積百分數為80 99%的乙醇水溶液處理後再生。本發明具有以下優勢
1、與其他κ-卡拉膠製備方法相比，本發明方法先用乙醇超聲預處理原料麒麟菜，使得高溫低濃度鹼改性反應成功，膠質流失少，並且大大減少了鹼用量，減少了水處理成本和環境汙染，該方法未見報導；
2、卡拉膠脫色方法多為化學方法，本發明採用大孔型弱鹼性苯乙烯系陰離子交換樹脂純化脫色，脫色效果明顯，並且環保無汙染，該方法未見報導；
3、本發明方法製備得到的κ-卡拉膠產品凝膠強度達到1800 2000g/cm2，膠質得率 30 33%，粘度150 180cp，色澤為白色，居國內領先水平，可供工業生產參考。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。本發明所述的大孔弱鹼性苯乙烯型陰離子交換樹脂可採用江蘇省臨海樹脂科技有限公司生產的D301型大孔弱鹼性苯乙烯型陰離子交換樹脂。實施例一一種從麒麟菜中製備高凝膠強度κ-卡拉膠的方法，包括以下工藝步驟
(1)乙醇超聲預處理向IOg紅藻麒麟菜中加入150ml乙醇水溶液，在超聲波條件下處理30分鐘，清洗並溶脹以軟化紅藻麒麟菜藻體，所述超聲頻率為70KHz，處理溫度為30°C ； 將超聲波處理後得到的藻渣浙幹，乙醇水溶液進行回收；所述乙醇水溶液的體積百分濃度為 20% ；
(2)氫氧化鉀鹼改性向步驟(1)得到的藻渣中加入150ml鹼改性劑，加熱至80°C處理 1小時，以脫除卡拉膠中C6位上的硫酸酯基團，形成3，6-內醚-半乳糖；所述鹼改性劑為質量濃度為3%的氫氧化鉀溶液；
(3)煮膠用自來水清洗藻渣至pH為7 8，浙幹水後加入200ml的去離子水，在80°C 的條件下提取1小時，過濾，得到卡拉膠膠液；
(4)大孔型弱鹼性苯乙烯系陰離子交換樹脂純化脫色向步驟(3)得到的卡拉膠膠液中加入IOOg大孔型弱鹼性苯乙烯系陰離子交換樹脂，在45°C條件下攪拌脫色2小時，所述攪拌速度為30r/min ；所述樹脂可經體積百分數為80 99%的乙醇水溶液處理後再生；所述的大孔弱鹼性苯乙烯型陰離子交換樹脂可採用西安藍曉科技有限公司生產的ADS-22大孔樹脂；
(5)真空乾燥向步驟(4)過濾後得到的液體中加入絮凝促進劑氯化鉀，所述絮凝促進劑與過濾後液體的比例為3g/100ml ；，過濾，得到的白色凝膠物在60°C條件下真空乾燥4 小時，真空度為-0. 06MPa，真空乾燥後得到的產物粉碎至100目，即得到所述的κ-卡拉膠。本發明採用乙醇溶液超聲預處理和低濃度氫氧化鉀溶液鹼改性處理紅藻麒麟菜提取K -卡拉膠，脫除了卡拉膠中C6位上硫酸酯基團，形成3，6-內醚-半乳糖，3，6-內醚-半乳糖殘基中的脫氧水橋可與其它卡拉膠分子中的氫原子形成氫鍵，促進卡拉膠凝膠體雙螺旋構型的形成，利於形成交聯網絡，從而提高膠體的凝膠強度。大孔陰離子交換樹脂有效脫除了卡拉膠中的色素及其他小分子雜質，產品色澤和透明度較為理想。本實施例與現有方法的具體效果比較如表1所示。表 權利要求
1.一種從麒麟菜中製備高凝膠強度K-卡拉膠的方法，其特徵是，包括以下工藝步驟(1)乙醇超聲預處理向紅藻麒麟菜中加入乙醇水溶液，在超聲波條件下處理30 60 分鐘，清洗並溶脹以軟化麒麟菜藻體，所述超聲頻率為60 90KHz，處理溫度為20 60°C; 將超聲波處理後得到的藻渣浙幹，乙醇水溶液進行回收；所述紅藻麒麟菜原料與乙醇水溶液的比例為lg: 10 50ml，所述乙醇水溶液的體積百分濃度為10 50% ；(2)氫氧化鉀鹼改性向步驟(1)得到的藻渣中加入鹼改性劑，所述紅藻麒麟菜原料與鹼改性劑的比例為lg:5 20ml，加熱至60 90°C處理1 2小時，所述鹼改性劑為質量濃度為1 5%的氫氧化鉀溶液；(3)煮膠用自來水清洗步驟(2)得到的藻渣至pH為7 8，浙幹水後加入相對於紅藻麒麟菜原料質量15 30倍的去離子水，在75 95°C的條件下提取1 2小時，過濾，得到卡拉膠膠液；(4)大孔型弱鹼性苯乙烯系陰離子交換樹脂純化脫色向步驟(3)得到的卡拉膠膠液中加入大孔型弱鹼性苯乙烯系陰離子交換樹脂，所述紅藻麒麟菜原料與大孔型弱鹼性苯乙烯系陰離子交換樹脂的質量比為1:10 50，在40 60°C條件下攪拌脫色1 2小時，所述攪拌速度為30 80r/min ；(5)真空乾燥向步驟(4)純化脫色後得到的液體中加入絮凝促進劑，所述絮凝促進劑與純化脫色後得到的液體的比例為3 6g/100ml ；過濾，得到的白色凝膠物在45 60°C條件下真空乾燥3 6小時，真空度為-0. 06^-0. 09 MPa,真空乾燥後得到的產物粉碎至80 120目，即得到所述的κ-卡拉膠。
2.如權利要求1所述的從麒麟菜中製備高凝膠強度κ-卡拉膠的方法，其特徵是所述絮凝促進劑為氯化鉀。
3.如權利要求1所述的從麒麟菜中製備高凝膠強度κ-卡拉膠的方法，其特徵是所述大孔型弱鹼性苯乙烯系陰離子交換樹脂可經體積百分數為80 99%的乙醇水溶液處理後再生。
全文摘要
本發明涉及一種從麒麟菜中製備高凝膠強度κ-卡拉膠的方法，包括以下工藝步驟(1)紅藻麒麟菜中加入乙醇水溶液，在超聲波條件下處理，藻渣瀝乾；(2)向藻渣中加入鹼改性劑，加熱，以脫除卡拉膠中C6位上的硫酸酯基團，形成3,6-內醚-半乳糖；(3)煮膠用自來水清洗藻渣，瀝乾水後加入去離子水，煮膠，過濾，得到卡拉膠膠液；(4)向卡拉膠膠液中加入大孔型弱鹼性苯乙烯系陰離子交換樹脂，脫色；過濾後得到的液體備用；(5)向過濾後得到的液體中加入絮凝促進劑，過濾，得到的白色凝膠物真空乾燥，真空乾燥後得到的產物粉碎，即得到所述的κ-卡拉膠。本發明方法膠質流失少，並且大大減少了鹼用量，減少了水處理成本和環境汙染。
文檔編號C08B37/00GK102180988SQ201110094170
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月15日 優先權日2011年4月15日
發明者婁在祥, 王洪新, 田洪芸, 馬朝陽 申請人:江南大學