低粘度低硫酸基耳突麒麟菜卡拉膠提取方法及流變學(xué)特性研究.pdf

1、卡拉膠(Carrageenan,又稱鹿角藻膠、角叉菜膠)是從角叉菜( Chondrus)、麒麟菜( Eucheuma)、杉藻( Gigartina)及沙菜( Hypena)等紅藻中提取的一種極有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的多糖混合物。近年來(lái)，動(dòng)物性藥包材由于以明膠作為主要原料，其安全性和時(shí)效性等方面的弊端日漸突出，使植物性藥包材產(chǎn)業(yè)逐漸興起，而作為其生產(chǎn)原料之一的耳突麒麟菜卡拉膠的需求量也逐漸升高，目前卡拉膠在藥包材產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)占有率已達(dá)到80％以上，因此

2、生產(chǎn)適宜作藥包材原料的卡拉膠有很大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Α?br>　　傳統(tǒng)生產(chǎn)卡拉膠的方法大多采用NaOH-KCl的方法對(duì)耳突麒麟菜進(jìn)行堿處理，但所得卡拉膠的粘度均大于130mPa·s，且硫酸基含量都大于25%，這就限制了卡拉膠在藥包材產(chǎn)業(yè)的成膜方面的應(yīng)用。在堿處理過(guò)程中，由于使用了水溶性極強(qiáng)的KCl，K+無(wú)法完全滲入到耳突麒麟菜內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，無(wú)法有效阻止小分子卡拉膠的溶出，導(dǎo)致堿液中的卡拉膠越來(lái)越多，使得卡拉膠得率下降，使用過(guò)的廢堿液也無(wú)法重復(fù)

3、利用。而用KOH處理耳突麒麟菜，K+與OH-同時(shí)進(jìn)入到麒麟菜內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)中，既能夠有效阻止卡拉膠溶出，OH-也可以將卡拉膠分子鏈上的硫酸基除去，降低其粘度和硫酸基含量，同時(shí)提高了卡拉膠的得率和凝膠性能，由于使用過(guò)的廢堿液可以重復(fù)利用，也降低了卡拉膠的生產(chǎn)成本，克服了用NaOH-KCl制備卡拉膠的諸多缺陷。
　　卡拉膠由于具有良好的穩(wěn)定性、凝膠性、粘性及復(fù)配性能，而被廣泛應(yīng)用于食品、日用化工及醫(yī)藥等領(lǐng)域中。這些卡拉膠的應(yīng)用與它的流變

4、學(xué)特性有著密切的關(guān)系，因而準(zhǔn)確掌握卡拉膠溶液體系的流變性能及其在各種條件下的變化規(guī)律，對(duì)生產(chǎn)加工工藝的改進(jìn)及生產(chǎn)過(guò)程的控制等方面具有重要的意義。
　　本文主要研究了用KOH代替NaOH-KCl處理耳突麒麟菜提取卡拉膠，獲得了低粘度和低硫酸基含量的卡拉膠的最佳處理?xiàng)l件，并將獲得的卡拉膠與傳統(tǒng)工藝NaOH-KCl處理獲得的卡拉膠在各技術(shù)指標(biāo)及流變學(xué)特性等方面進(jìn)行了對(duì)比，具體研究結(jié)果如下：
　　1、以堿液濃度、堿處理溫度和堿處理時(shí)

5、間三個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，并以卡拉膠的得率、凝膠強(qiáng)度、粘度和硫酸基含量為指標(biāo)，確定各因素的最優(yōu)范圍。再通過(guò)正交試驗(yàn)，確定最優(yōu)的堿處理?xiàng)l件,最終確定對(duì)卡拉膠得率、凝膠強(qiáng)度、粘度和硫酸基含量堿因素的影響程度從大到小依次為：堿處理溫度>堿處理濃度>堿處理時(shí)間，KOH堿處理的最佳處理?xiàng)l件為：堿液濃度為13%，堿處理溫度為85℃，堿處理時(shí)間為3.5h。
　　2、在相同儀器及實(shí)驗(yàn)條件下，用優(yōu)化得出的最佳KOH條件處理耳突麒麟菜得到的卡拉膠，與

6、傳統(tǒng)的NaOH-KCl條件堿處理得到的卡拉膠，在得率、凝膠強(qiáng)度、粘度、硫酸基含量和透明度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)用KOH處理得到卡拉膠的粘度和硫酸基都較NaOH-KCl處理的卡拉膠大幅降低，且得率和透明度也有所提高，凝膠強(qiáng)度的差別相對(duì)不大，最終得到了粘度小于60mPa·s，且硫酸基含量小于22%的卡拉膠，提高了卡拉膠的品質(zhì)。
　　3、通過(guò)對(duì)流變學(xué)特性進(jìn)行比較，當(dāng)剪切速率相同時(shí)，用KOH和NaOH-KCl堿處理得到的卡拉膠溶液的粘度

7、都隨著濃度的增加而增加，兩種卡拉膠溶液均表現(xiàn)出剪切變稀的性質(zhì)，且假塑性程度均隨著卡拉膠濃度的增加而增加。但通過(guò)比較可以看出，用KOH處理得到的卡拉膠，其流動(dòng)指數(shù)都接近于1，并且稠度指數(shù)也較NaOH-KCl處理的卡拉膠的變化幅度小，說(shuō)明對(duì)于相同濃度的兩種卡拉膠溶液，用KOH處理得到的卡拉膠溶液更不易剪切變稀，更容易表現(xiàn)出牛頓流體的性質(zhì)。用KOH和NaOH-KCl堿處理得到的卡拉膠溶液的粘度隨著溫度的降低而升高。用KOH處理得到的卡拉膠其觸

8、變性較NaOH-KCl的小。隨著剪切頻率的增加，KOH和NaOH-KCl堿處理卡拉膠的G′和G″都增加，但在低頻率時(shí)G′大于G″，體系以粘性為主,當(dāng)頻率增大到一定值后G′小于G″，體系以彈性為主,呈現(xiàn)一定的弱膠性。此外，兩種卡拉膠溶液的動(dòng)力學(xué)粘度η′都隨著頻率的增加而減少，都表現(xiàn)出剪切變稀的特性。其中，用 NaOH-KCl堿處理得到的卡拉膠的損失模量G″變化幅度較KOH處理卡拉膠大，用KOH處理得到的卡拉膠這動(dòng)力學(xué)粘度η′較NaOH-K