低粘度低硫酸基耳突麒麟菜卡拉胶提取方法及流变学特性研究

摘要

卡拉胶(Carrageenan,又称鹿角藻胶、角叉菜胶)是从角叉菜( Chondrus)、麒麟菜( Eucheuma)、杉藻( Gigartina)及沙菜( Hypena)等红藻中提取的一种极有经济价值的多糖混合物。近年来，动物性药包材由于以明胶作为主要原料，其安全性和时效性等方面的弊端日渐突出，使植物性药包材产业逐渐兴起，而作为其生产原料之一的耳突麒麟菜卡拉胶的需求量也逐渐升高，目前卡拉胶在药包材产业的市场占有率已达到80％以上，因此生产适宜作药包材原料的卡拉胶有很大的市场发展潜力。
　　传统生产卡拉胶的方法大多采用NaOH-KCl的方法对耳突麒麟菜进行碱处理，但所得卡拉胶的粘度均大于130mPa·s，且硫酸基含量都大于25%，这就限制了卡拉胶在药包材产业的成膜方面的应用。在碱处理过程中，由于使用了水溶性极强的KCl，K+无法完全渗入到耳突麒麟菜内部结构中，无法有效阻止小分子卡拉胶的溶出，导致碱液中的卡拉胶越来越多，使得卡拉胶得率下降，使用过的废碱液也无法重复利用。而用KOH处理耳突麒麟菜，K+与OH-同时进入到麒麟菜内部组织结构中，既能够有效阻止卡拉胶溶出，OH-也可以将卡拉胶分子链上的硫酸基除去，降低其粘度和硫酸基含量，同时提高了卡拉胶的得率和凝胶性能，由于使用过的废碱液可以重复利用，也降低了卡拉胶的生产成本，克服了用NaOH-KCl制备卡拉胶的诸多缺陷。
　　卡拉胶由于具有良好的稳定性、凝胶性、粘性及复配性能，而被广泛应用于食品、日用化工及医药等领域中。这些卡拉胶的应用与它的流变学特性有着密切的关系，因而准确掌握卡拉胶溶液体系的流变性能及其在各种条件下的变化规律，对生产加工工艺的改进及生产过程的控制等方面具有重要的意义。
　　本文主要研究了用KOH代替NaOH-KCl处理耳突麒麟菜提取卡拉胶，获得了低粘度和低硫酸基含量的卡拉胶的最佳处理条件，并将获得的卡拉胶与传统工艺NaOH-KCl处理获得的卡拉胶在各技术指标及流变学特性等方面进行了对比，具体研究结果如下：
　　1、以碱液浓度、碱处理温度和碱处理时间三个因素进行单因素试验，并以卡拉胶的得率、凝胶强度、粘度和硫酸基含量为指标，确定各因素的最优范围。再通过正交试验，确定最优的碱处理条件,最终确定对卡拉胶得率、凝胶强度、粘度和硫酸基含量碱因素的影响程度从大到小依次为：碱处理温度>碱处理浓度>碱处理时间，KOH碱处理的最佳处理条件为：碱液浓度为13%，碱处理温度为85℃，碱处理时间为3.5h。
　　2、在相同仪器及实验条件下，用优化得出的最佳KOH条件处理耳突麒麟菜得到的卡拉胶，与传统的NaOH-KCl条件碱处理得到的卡拉胶，在得率、凝胶强度、粘度、硫酸基含量和透明度等技术指标进行对比，发现用KOH处理得到卡拉胶的粘度和硫酸基都较NaOH-KCl处理的卡拉胶大幅降低，且得率和透明度也有所提高，凝胶强度的差别相对不大，最终得到了粘度小于60mPa·s，且硫酸基含量小于22%的卡拉胶，提高了卡拉胶的品质。
　　3、通过对流变学特性进行比较，当剪切速率相同时，用KOH和NaOH-KCl碱处理得到的卡拉胶溶液的粘度都随着浓度的增加而增加，两种卡拉胶溶液均表现出剪切变稀的性质，且假塑性程度均随着卡拉胶浓度的增加而增加。但通过比较可以看出，用KOH处理得到的卡拉胶，其流动指数都接近于1，并且稠度指数也较NaOH-KCl处理的卡拉胶的变化幅度小，说明对于相同浓度的两种卡拉胶溶液，用KOH处理得到的卡拉胶溶液更不易剪切变稀，更容易表现出牛顿流体的性质。用KOH和NaOH-KCl碱处理得到的卡拉胶溶液的粘度随着温度的降低而升高。用KOH处理得到的卡拉胶其触变性较NaOH-KCl的小。随着剪切频率的增加，KOH和NaOH-KCl碱处理卡拉胶的G′和G″都增加，但在低频率时G′大于G″，体系以粘性为主,当频率增大到一定值后G′小于G″，体系以弹性为主,呈现一定的弱胶性。此外，两种卡拉胶溶液的动力学粘度η′都随着频率的增加而减少，都表现出剪切变稀的特性。其中，用 NaOH-KCl碱处理得到的卡拉胶的损失模量G″变化幅度较KOH处理卡拉胶大，用KOH处理得到的卡拉胶这动力学粘度η′较NaOH-KCl处理卡拉胶变化幅度小，与静态流变学测定结果中低粘度低硫酸基卡拉胶的结果一致。

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0 前言

0.1 卡拉胶概述

0.2 卡拉胶的生产概述

0.3胶体流变学特性

0.4 本课题的研究目的和内容

参考文献

1 低粘度低硫酸基耳突麒麟菜卡拉胶提取方法研究

1.1引言

1.2 实验材料与设备

1.3 实验方法

1.4 结果与讨论

1.5 本章小结

参考文献

2 与传统工艺提取卡拉胶溶液的流变学特性比较研究

2.1 引言

2.2 实验材料、试剂与设备

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

参考文献

3.总结

致谢

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