全 文 ：收稿日期:2005 - 01 - 17　　修回日期:2005 - 07 -13
基金项目:福建省教育厅资助项目(JA02214).
作者简介:潘蓉英(1951 -),女 ,高级实验师.研究方向:生物防治和应用微生物.
食纤维粘菌常温低碱降解江蓠提取琼脂
潘蓉英 1 , 洪亚阔 2 , 洪鹏翔1 , 郑曾杰 3
(1.福建农林大学植物保护学院;2.福建农林大学食品科学学院;3. 福建农林大学生命科学学院 ,福建 福
州 350002)
摘要:阐述食纤维粘菌处理与常温低碱处理从海南细基江蓠中提取琼脂的研究 , 探讨它们在琼脂提取中的作用和不同条
件下对琼脂凝胶强度与出胶率的影响.结果表明 , 食纤维粘菌处理对细基江蓠表层中色素 、纤维素 、蛋白质等降解相当有
效 , 从而大大提高碱处理效果.
关键词:江蓠;食纤维粘菌;低碱处理;琼脂产量;凝胶强度
中图分类号:TQ465. 5 文献标识码:A 文章编号:1671-5470(2005)03-0390-04
E ffects ofCgtophaga spp. , normal temperature and low-alkali treatm ents on the y ield and
quality of agar from Grac ilar ia tenuis tipita ta
PAN Rong-y ing1 , HONG Ya-kuo2 , HONG Peng-x iang1 , ZHENG Zeng-jie3
(1. Co llege o f P lant P ro tec tion;2. Co llege o f Food Science, 3. College o f L ife Sc ience, Fujian Ag ricu ltu re and Fore stry University,
Fuzhou, Fujian 350002, China)
Abstrac t:The yie ld and phy sica l prope rties o f agar from Gracilaria tenuistipita ta ha rvested in H ainan prov ince (China), w ere in-
vestiga ted. There w as a positive co rre la tion betweenCgtophaga spp. trea tm en t and ge l streng th o f aga r. The effect of differen t con-
centrations o f NaOH in the a lka li trea tment wa s eva lua ted. A lkali treatm entw as e ffective bo th in rem oving a lka li-labile su lpha te and
inc reasing the ge l streng th. The tempe ra ture a lso had significant e ffec t on the qua lity of ag ar. The re lative h igh ge l streng th ind ica ted
tha t the results m ight be used in the comm ercia l production of aga r.
K ey words:Gracilaria tenuistipitata;Cgtophaga; low-alka li trea tm ent;aga r y ie ld;gel streng th;
目前 ,有关江蓠琼脂的提取方法已有诸多报道 [ 1 - 5] .其中 ,常温浓碱法与中温浓碱法生产上较容易控
制 ,但碱耗量大 ,对环境污染相当严重;高温稀碱法碱耗量少 ,但工艺操作难以控制 ,工艺设备要求高 ,能源
消耗多 ,且胶质容易进入碱液而流失.
本研究利用耐碱性食纤菌降解江蓠藻体表层与常温低碱处理相结合 ,一可避免机械法破细胞壁所需
的设备投资问题;二可避免化学试剂法所带来的试剂回收与环境污染问题;三可避免酶法所需的高生产成
本问题 ,又可避免胶质的流失 ,而且凝胶强度也相应提高.这对提高我国江蓠琼脂加工业水平 ,降低生产成
本 ,控制环境污染具有重要意义.
1　材料与方法
1. 1　材料
海南细基江蓠(Gracilaria tenu istipita ta).
工业片碱(N aOH),工业硫酸 (H2SO4),碱性漂白液(NaC lO).
微生物为经分离筛选适用于降解细基江蓠表层耐碱性食纤菌 ,经初步鉴定为食纤维粘菌 (Cgtopha-
ga).
浓缩 10倍的改良赫氏培养液[ 6] :KH2 PO 4 1 g、CuC l2 0. 1 g、M gSO4 7H 2O 0. 3 g、N aC l 0. 1 g、FeC l3 0. 01
g、N aNO3 0. 25 g、蒸馏水 1000mL. pH为 7. 2 - 7. 3. 在 121 ℃灭菌 30m in.
福建农林大学学报(自然科学版) 第 34卷 第 3期
Journa l o f Fu jian Ag ricu lture and Fo re stry University (Natura l Sc ience Edition) 2005年 9月
DOI牶牨牥牣牨牫牫牪牫牤j牣cnki牣j牣fafu牗nat牣sci牣牘牣牪牥牥牭牣牥牫牣牥牪牳
1. 2　仪器
恒温浸泡搅拌洗藻机 [ 7] (自制 ),凝胶强度测试仪 [ 8] (自制 ), M effler电子天平 (1 /10000 g敏感度),
SC69-02型快速水分测定仪 (上海分析仪器厂 ), 754型分光光度计 (上海分析仪器三厂 ),螺杆压胶机 ,
101A-2B型数字显示干燥箱 ,无菌接种箱(苏宁集团安泰公司), P270型摇床(中科院武汉科学仪器厂),水
浴式恒温箱 (国华电器有限公司 ),光学显微镜 (重庆光学仪器厂),不锈钢罐 ,电炉.
1. 3　海南细基江蓠提取琼脂工艺流程
原料清洗→接入菌液 →沥干→常温低碱处理→漂洗至中性→漂白→漂洗至中性→提胶过滤→凝胶
→冷冻→融化脱水→烘干→成品.
1. 4　检测
1. 4. 1　凝胶强度测试　琼脂溶液质量分数为 1%,在自行研制的凝胶强度测试仪上测试.
1. 4. 2　水分测试　用 SC69-02型快速水分测定仪测试藻体及产品水分.
1. 4. 3　出胶率　出胶率 /%=所获得产品质量(产品水分)÷原料质量 (原料水分 )×100[ 9] .
1. 4. 4　pH值测试　用玻璃棒沾少量待测液 ,滴到已润湿的精密 pH试纸上测试.
1. 4. 5　透光率测试　设定分光频率 630 nm ,调整好 754型分光光度计后 ,将待测液置于该仪器上进行测
试.
2　结果与分析
2. 1　菌处理时间对海南细基江蓠藻体色泽与气味的影响
　表 1　菌处理时间对海南细基江蓠藻体色泽与气味的影响
　Tab le 1　The effect of treatm en t tim e ofCgtophaga spp. on the color and sm ell
　 ofG. tenuistip ita ta
处理 时间 /d
2 4 6 8 10
菌处理 黄绿色 黄褐色 浅金黄色 金黄色 金黄色
清水(CK) 紫黑色 深紫黑色 ,
轻微腐烂
黑色 ,腐
烂发臭
黑色,腐
烂发臭
黑色 ,腐
烂发臭
　　20 g海南细基江蓠在 30 ℃、分别加 400
mL菌液或清水条件下 ,处理 2、4、6、8和 10 d
后 ,藻体色泽与气味均发生了变化.藻体直接
浸泡在清水中随着时间延长 ,颜色越来越深 ,
直至发黑 、腐烂 、发臭.但在菌处理过程中 ,随
着时间延长 ,藻体颜色从黄绿色变成黄褐色
直至金黄色 ,第 6天后 ,颜色无明显变化 ,均
为金黄色 ,且无腐烂现象. 这可能与菌体生长周期有关(表 1).
2. 2　菌处理与碱处理对藻体细胞结构的影响
对经菌处理 6 d以及质量分数为 10%NaOH 30 ℃处理 8 d的海南细基江蓠进行横截面切片 ,并置于
光学显微镜下采用 400和 1000倍进行镜检. 经镜检 ,江蓠藻体内部由皮层和髓部细胞组成.皮层细胞小 ,
呈圆形 、长圆形 ,排列紧密 ,颜色很深 ,这是因为含色素体较多. 髓部细胞大 ,呈长方形或近似方形 ,越向中
央细胞体积越大 ,形态完整 ,排列有序 ,外表还有一层薄胶质 ,手摸有软滑感.经菌处理后皮层明显变薄 ,颜
色变淡 ,小部分髓部细胞破裂(图 1),接着再经碱处理 ,皮层全部降解 ,大部分髓部细胞破裂 ,形状不一 ,排
列混乱 、松散.髓部中心连成一片看似完好的细胞结构 ,手摸有粗涩感(图 2).
2. 3　菌处理对海南细基江蓠表层降解程度的影响
利用经分离筛选适用于降解细基江蓠表层色素 、纤维素和蛋白质等的新菌株 ,对藻体进行预处理.在
30 ℃,海南细基江蓠藻体 20 g,处理液的碱质量分数 8%,漂洗用水 400 mL ,处理时间 8 d,分光频率 630
nm下 ,进行检测 ,再与非菌处理组进行比较.
在相同碱处理条件下 ,非菌处理藻体经漂洗后漂洗液透光率明显大于菌处理 ,说明经菌处理对藻体表
层色素 、纤维素 、蛋白质等降解效果明显优于未经菌处理.这对随后的碱处理很有利 ,从而提高碱对琼脂分
子结构中硫酸基的去除效果 ,相应提高琼脂的凝胶强度.
　　菌处理只需 8次漂洗 、加 1mL工业硫酸 ,非菌处理则需 9次漂洗 、加 5mL工业硫酸 ,才能达到相同的
效果. 因此 ,菌处理既可节约硫酸用量 ,又可减少水的消耗 ,从而降低生产成本 ,减少污水排放量 ,显著减轻
对环境尤其是水体的污染 (表 2).
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第 3期 潘蓉英等:食纤维粘菌常温低碱降解江蓠提取琼脂
A. ×400;B. ×1000.
图 1　江蓠经食纤维粘菌处理 6 d后的镜检图
Fig. 1　M icrograph s of G. tenu istipita ta treated by Cg tophaga spp. for 6
days
A. ×400;B. ×1000.
图 2　江蓠经 10%N aOH处理 8 d后的镜检图
Fig. 2　M icrograph s ofG. tenu istipitata treated by 10% N aOH for 8
days
　表 2　菌处理对海南细基江蓠表层降解程度的影响
　Tab le 2　Th e effect ofCg tophaga spp. treatm en t on the tran sparen ce
　 and pH ofG. tenu istipita ta
漂洗次数 菌处理组 非菌处理组透光率 /% pH 透光率 /% pH
1 0. 2 12. 0 0. 8 13. 5
2 43. 6 10. 5 53. 2 11. 5
3 64. 6 8. 0 70. 4 7. 5
4 47. 3 3. 5 58. 2 2. 0
5 74. 5 6. 5 78. 3 4. 0
6 86. 0 6. 0
7 66. 2 11. 0 72. 7 13. 0
8 78. 6 7. 0 83. 2 9. 0
9 93. 1 7. 0
2. 4　碱质量分数对海南细基江蓠出胶率 、凝胶强度
的影响
在 30℃, 20 g海南细基江蓠藻体加入碱液 400
mL经菌处理 8 d,与未经菌处理组分别进行 0、4%、
6%、8%、10% 5种碱质量分数对琼脂凝胶强度 、出
胶率的试验比较.
当碱质量分数 <8%时 ,琼脂凝胶强度随碱质量
分数的提高而呈上升趋势. 随后凝胶强度上升开始
变得缓慢 ,并呈稍有降低的趋势.碱质量分数对出胶
率影响程度相对较小.这是由于经碱处理 ,可去除琼
脂分子中大部分硫酸基 ,同时使 β-D-半乳糖转化为
3, 6-内醚-L-半乳糖 [ 1] .碱处理时 , 4-连接半乳糖 C6联结的硫酸基被除去 ,使半乳糖转变为 3, 6-内醚-L-半
乳糖. 这样 ,琼脂分子变得规整 ,分子间容易形成双螺旋 ,减小了静电排斥力 ,琼脂分子更接近于理想琼胶
素结构 ,凝胶强度得以提高. 碱质量分数提高到一定水平时 ,琼脂分子中硫酸基含量趋于稳定 ,从而使 3,
6-内醚-L-半乳糖含量增加缓慢而趋于稳定.
　表 3　碱质量分数对海南细基江蓠提取的琼脂凝胶强度和出胶
　率的影响
　Tab le 3　The effect of concen tration ofNaOH on the gel strength and yield
w(N aOH)
%
1%凝胶强度 /(g cm - 1) 出胶率 /%
非菌处理 菌处理 非菌处理 菌处理
0 32 38 12. 0 12. 3
4 156 207 9. 2 10. 6
6 242 254 10. 4 12. 2
8 334 388 14. 3 16. 7
10 324 382 12. 2 14. 8
　　菌处理对海南细基江蓠琼脂凝胶强度与出胶
率均有很大影响. 当碱质量分数由 6%提高到
10%时 ,未经菌处理凝胶强度与出胶率分别上升
85 g cm -1与 1. 8%,而经菌处理凝胶强度与出胶
率分别上升 128 g cm -1与 2. 8%.说明菌处理可
将藻体表层大部分蛋白质 、色素 、纤维素等降解 ,
避免之后的碱处理降解藻体表层而损失部分的
碱 ,有利于对琼脂分子中硫酸基进行脱除 ,使凝胶
强度得到明显提高.此外 ,菌处理使藻体髓部细胞
充分暴露 ,胶质更容易溶出 ,从而提高出胶率(表 3).
2. 5　碱处理时间 、温度对海南细基江蓠提取琼脂的凝胶强度 、出胶率的影响
碱处理温度与时间对凝胶强度与出胶率有较大影响.当碱处理 >8 d时 ,出胶率随着时间延长而有所
降低 ,且温度越高 ,出胶率下降速度越快. 凝胶强度几乎与碱处理时间呈递增关系 ,到达峰值后反而呈下降
趋势. 这是由于在碱处理过程中 ,部分琼脂溶于碱液中造成了胶质流失.溶入碱液中的琼脂量随着时间延
长而增多 ,同时碱处理温度升高 ,琼脂溶出速度加快.因此 ,若碱处理时间过长 、温度过高 ,反而造成琼脂流
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福建农林大学学报(自然科学版) 第 34卷
失过多 ,而且琼脂大分子断裂为小分子 ,从而降低了凝胶强度.
　表 4　碱处理时间和温度对海南细基江蓠提取琼脂的凝胶强度与出胶
　率的影响
　Tab le 4　The effect of alkali treatm en t and tem peratu re on the gel strength and yield
温度 /℃ 时间 /d 1%凝胶强度 /(g cm - 1) 出胶率 /%非菌处理 菌处理 非菌处理 菌处理
25 4 152 169 9. 4 10. 6
6 238 250 10. 3 11. 7
8 322 368 11. 4 14. 5
10 318 361 10. 8 12. 6
30 4 156 207 9. 2 10. 6
6 242 254 10. 4 12. 0
8 334 388 14. 3 16. 4
10 327 382 12. 2 14. 3
35 4 153 215 9. 2 9. 9
6 240 262 10. 2 11. 4
8 331 396 12. 9 14. 7
10 316 375 10. 1 12. 4
　　菌处理且碱处理时间 > 8 d,凝胶强
度不再上升 ,反而稍有下降 ,但趋势平稳.
这是由于琼脂分子中硫酸基含量降到一定
程度后就呈平稳状态的缘故. 然而碱处理
时间 >8 d,出胶率却呈下降趋势 ,这是菌
与碱两者在处理时使髓部的细胞暴露 ,胶
处理更容易使胶流失的缘故(表 4).
3　结论
3. 1　菌处理有利于细胞破壁 ,提高琼脂
质量
海南细基江蓠经菌处理后 ,表层中大
部分色素 、蛋白质 、纤维素等被降解 ,原来
紧密排列达十几层的表层细胞被降解到 1
- 2层 ,甚至完全被降解. 部分髓部细胞壁
受到破坏 ,细胞间排列呈松散状 ,为碱处理创造了有利条件 ,使碱在剔除琼脂分子中硫酸基时充分发挥作
用 ,从而有效提高琼脂凝胶强度.
3. 2　菌处理可有效降低生产成本 ,减少环境污染
严格控制菌处理条件 ,使江蓠表层适度降解 ,采用常温低碱处理就可达到浓碱法的效果 ,既减少能源
与化工原料的消耗 ,降低生产成本 ,又显著减轻环境污染.我们将继续进行菌处理条件对藻体降解影响的
中试研究 ,以进一步完善该项技术.
参考文献:
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(责任编辑:陈幼玉 )　　
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