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海藻酸鈉的分子式是C5H7O4COONa,CAS號為9005-38-3。也可稱為褐藻酸鈉,海藻膠。一種高粘性的高分子化合物,分子式為(C6H7NaO6)n。產品為淡黃色或黃褐色不定性粉末。是典型的親水性溶膠。廣泛應用於食品、印染、醫藥、造紙等行業。

1 海藻酸鈉 -研究歷史

結構式結構式
海藻酸鈉,一種天然多糖,具有藥物製劑輔料所需的穩定性、溶解性、粘性和安全性。1881年,英國化學家E.C.Stanford首先對褐色海藻中的海藻酸鹽提取物進行科學研究。他發現該褐藻酸的提取物具有幾種很有趣的特性,它具有濃縮溶液、形成凝膠和成膜的能力。基於此,他提出了幾項工業化生產的申請。但是,海藻酸鹽直到1930年之後才進行大規模工業化生產。商業化生產始於1927年,現在全世界每年約生產30000噸,其中30%用於食品工業,剩下的用於其它工業,製藥業和牙科。

2 海藻酸鈉 -化學性質

構成

海藻酸鈉(C6H7O6Na)n主要由海藻酸的鈉鹽組成,由a-L-甘露糖醛酸(M單元)與b-D-古羅糖醛酸(G單元)依靠1,4-糖苷鍵連接並由不同GGGMMM片段組成的共聚物。

分子量

海藻酸鈉商品的分子量(Mw)通常像多糖一樣,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。最常見的表達分子量的方式是平均數量(Mn)和平均重量(Mw)。這兩個由下列公式定義:

這裡Ni=具有特定分子重量Mi的分子數目,Wi=具有特定分子重量Mi的分子的重量。

在多分散性分子群中,通常Mw>Mn。Mw/Mn的係數為分散性指數,海藻酸鈉商品的指數經典範圍為1.5~2.5。最常用的決定分子量的方法為建立在內在粘性和光散射測定基礎上計算而出的。

海藻酸鈉海藻酸鈉分子式

分子式

分子式為 (C6H7NaO6)n,分子結構如右圖。


pH值

海藻酸鈉微溶於水,不溶於大部分有機溶劑。它溶於鹼性溶液,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。然後微粒迅速粘合在一起形成團塊,團塊很緩慢的完全水化並溶解。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於水中。水中的糖、澱粉或蛋白質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)在濃度高於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。

穩定性

海藻酸鈉具有吸濕性,平衡時所含水分的多少取決於相對濕度。乾燥的海藻酸鈉在密封良好的容器內於25℃及以下溫度儲存相當穩定。海藻酸鈉溶液在pH5~9時穩定。聚合度(DP)和分子量與海藻酸鈉溶液的粘性直接相關,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定性不及低聚合度的海藻酸鈉。據報道海藻酸鈉可經質子催化水解,該水解取決於時間、pH和溫度。藻酸丙二醇酯溶液在室溫下、pH3~4時穩定;pH小於2或大於6時,即使在室溫下粘性也會很快降低。

3 海藻酸鈉 -物理性質

海藻酸鈉系β無水右旋甘露蜜醛酸鈉的聚合物。

1.形態
海藻酸鈉為白色或淡黃色粉末,幾乎無臭無味。

2.溶解性
海藻酸鈉溶於水,不溶於乙醇、乙醚、氯仿等有機溶劑。溶於水成粘稠狀液體,1%水溶液pH值為6-8。當pH=6-9時粘性穩定,加熱至80 ℃以上時則粘性降低。

3.毒性
海藻酸鈉無毒,LD50>5000mg/kg。

4、凝膠性
螯合劑對海藻酸鈉溶液性質的影響螯合劑可以絡合體系中的二價離子,使得海藻酸鈉能穩定於體系中。

5、增稠性和成膜性
(一)作為飲料、乳品等的增稠劑海藻酸鈉在增稠方面有獨特的優勢:海藻酸鈉良好的流動性,使得添加后的飲品口感柔滑;並且可以防止產品消毒過程中的黏度下降現象。在利用海藻酸鈉作為增稠劑時,應盡量使用分子量較大的產品,適量添加Ca,可以大大提高海藻酸鈉的黏度。

(二)作為冰淇淋等冷飲的穩定劑海藻酸鈉是一種高檔的穩定劑,它可使冰淇淋等冷飲食品產生平滑的外觀、柔滑的口感。由於海藻酸鈣可形成穩定熱不可逆凝膠,因而在運輸、儲藏過程中不會變粗糙(冰晶生長),不會發生由於溫度波動而引起的冰淇淋變形現象;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,使得產品的質量和效益都有顯著提高。產品口感柔滑、細膩、口味良好。添加量較低,一般為1—3‰,國外添加量為5—10‰。

(三)作為乳製品及飲料的穩定劑用海藻酸鈉穩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,並有遲滯感。

4 海藻酸鈉 -生產方法

以干海帶或干馬尾藻為原料,浸泡、固色 取干海帶120kg或干馬尾藻180kg(一般含膠量大於15%),去泥沙等物,加清水(或含甘露醇小於2%的海藻洗液)2-3t,常溫浸泡兩小時,用水搓洗,洗凈甘露醇等雜質,溶液回收甘露醇。洗滌乾淨的原料,加入原料乾重15倍量的1%甲醛溶液,在室溫下浸16-24h,已固色的原料用水沖洗1次,酌情切碎。

干海帶(或干馬尾藻)[水,HCHO]→[16-24h]固色海帶碎末消化 按原料乾重取10-15倍量的10-15g/L(1%-1.5%)碳酸鈉溶液,蒸汽加溫至40-45℃(春、秋)或30-40℃(夏)或50-55℃(冬)(馬尾藻65-70℃),再加已固色的原料,保溫消化4h,至物料變成糊狀,達消化終點,得糊狀膠液。

固色海帶[Na2CO3]→[加溫消化4h]糊狀膠液。

沉澱:將糊狀膠液,用清水按原料乾重60-70倍稀釋,攪拌均勻,室溫靜置沉澱16-20h,放出上層清液,通過80-100目絲絹濾過後,用細布袋過濾,得澄清海藻酸鈉液。下層沉渣壓出的膠液再沉澱4-8h,細布袋精濾,棄渣,合併澄清濾液得膠液。

酸凝:將澄清膠液20000L以細流狀加入鹽酸60-70L(或硫酸40-50L),稍加攪拌,靜置片刻,pH達1-1.5,下部放出的廢酸液澄清透明即達終點。酸凝后的海藻酸用水沖洗至洗液pH達1.5-2,裝袋,自濾片刻,壓榨得海藻酸。

上清液[HCl]→[pH1-1.5]海藻液漂白、降解 取海藻酸(水分低於90%)200kg搗碎,加入體積分數為90%乙醇80-100kg及300g/L(30%)NaOH液10-14L,得海藻酸鈉漿,中和時間不超過8h,控制pH7-8。中和完畢后,加次氯酸鈉液(含量30-50g/L) 24-30L漂白,然後用亞硫酸鈉液(含量20-27g/L)5-7L左右還原多餘的次氯酸鈉,控制pH8,至澱粉碘化鉀不顯藍色為止,濾去乙醇,甩干,得低聚海藻酸鈉。

海藻酸[乙醇,NaOH]→[8h, pH7-8]海藻酸鈉漿[NaClO, Na2SO3]→[pH8]低聚海藻酸鈉乾燥、粉碎 取濕低聚海藻酸鈉,均勻的撒置在烘盤內,在60-80℃,2-8h,烘乾,粉碎,得白色低聚海藻酸鈉成品。

5 海藻酸鈉 -應用領域

食品加工

加入海藻酸鈉的人造雞蛋加入海藻酸鈉的人造雞蛋
海藻酸鈉是一種很好的增稠劑、穩定劑和膠凝劑,用於改善和穩定焙烤食品(蛋糕、餡餅、餡、色拉調味汁、牛奶巧克力)的質地以及防止冰淇淋貯存時形成大的冰晶,海藻酸鹽還用來加工各種凝膠食品,例如速溶布丁、果凍、果肉果凍、人造魚子醬以及穩定新鮮果汁和啤酒泡沫。而且海藻酸鈉可作為仿生食品或療效食品的基材,還是一種天然膳食纖維。

海藻酸鈉用以代替澱粉、明膠作冰淇淋的穩定劑,可控制冰晶的形成,改善冰淇淋口感,也可穩定糖水冰糕、冰果子露、冰凍牛奶等混合飲料。許多乳製品,如精製乳酪、摜奶油、干乳酪等利用海藻酸鈉的穩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,可使其穩定不變並防止糖霜酥皮開裂。 海藻酸鈉用於色拉調味汁,布丁(一種甜點心)、果醬、番茄醬及罐裝製品的增稠劑,以提高製品的穩定性質,減少液體滲出。 

央視曝光假魚翅製造工藝央視曝光假魚翅製造工藝
在挂面、粉絲、米粉製作中添加海藻酸鈉可改善製品組織的粘結性,使其拉力強、彎曲度大、減少斷頭率,特別是對麵筋含量較低麵粉,效果更為明顯。在麵包、糕點等製品中添加海藻酸鈉,可改善製品內部組織的均一性和持水作用,延長貯藏時間。在冷凍甜食製品中添加可提供熱聚變保護層,改進香味逸散,提高熔點的性能。 還可代替瓊膠製成具有彈性,不粘牙,透明的水晶軟糖。


藥物製劑

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。海藻酸不溶於水,但放入水中會膨脹。傳統上,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。海藻酸鈉對片劑性質的影響取決於處方中放入的量,並且在有些情況下,海藻酸鈉可促進片劑的崩解。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,這樣製作過程更簡單。與使用澱粉相比,所制的成片機械強度更大。

海藻酸鈉也用於懸浮液、凝膠和以脂肪和油類為基質的濃縮乳劑的生產中。海藻酸鈉用於一些液體藥物中,可增強粘性,改善固體的懸浮。藻酸丙二醇酯可改善乳劑的穩定性。水溶性藥物微粒從膠狀介質中分離前的時間要最小化以確保載藥量最大。


印紡工業

活性染料的助染劑 海藻酸鈉在印染工業中用作活性染料色漿,優於糧食澱粉和其它漿料。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。海藻膠是現代印染業的最佳漿料,已廣泛應用於棉、毛、絲、尼龍等各種織品的印花,特別適用於配製撥染印花漿。

海藻酸鈉工業級海藻酸鈉
醫療行業

以海藻酸硫酸酯分散劑製成的PS型胃腸雙重造影硫酸鋇製劑,具有粘度低,粒度細,附壁性好,性能穩定等特點。PSS是以海藻酸為原料研製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確。海藻膠還可製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。

6 海藻酸鈉 -相關資訊

近年來,海藻酸鈉被作為食品添加劑,廣泛用於各類食品,給正常生活帶來不便。比如:

1、海藻酸鈉是從海藻內提取的白色或淡色無嗅無味的製取物,加熱可溶解,摻入蜂蜜中可起到增稠擴充作用。加入海藻酸鈉的蜂蜜很難肉眼辨別出來。

2、寧夏公布2007年消費者投訴十大典型案例,其中一例就是工商局查獲無業人員馬某購用玉米澱粉、海藻酸鈉、葉綠素、單甘脂四種原料無照非法加工人工合成髮菜案,沒收並銷毀人工合成髮菜850公斤,並處罰款2000餘元。
 
3、利用海藻酸鈉製作假雞蛋。據了解,製造假雞蛋的過程非常簡單,只要將浸泡過的海藻酸鈉水溶液調節好濃度,就會形成看上去微白透明,和蛋清一樣有黏度的液體,這就是「雞蛋清」了。


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