全 文 ：江篱琼胶加工中碱处理的作用及机理
广州华南理工大学食品工程 系 赵谋明
摘 要
高温稀碱法处理 8份不同种类及不同产地的江篱 , 所得琼胶的凝胶强度平均提高 1 2 . 3倍 , 硫酸
基含量平均减少 6 7 . 昭 , 3 . 6一内醚半乳糖的含量平均提高26 . 1 , 凝固点和融点分别提 高 4 . 5 ’ C 及
8
.
6
’
c
. 碱处理后江篱藻体宏观上颜色明显变浅 , 同时藻体变得坚硬 : 微观结构上皮层明显变薄 ,
外表变得凹凸不平 , 从里到外出现 无数裂纹 , 僻部细胞的细胞壁 , 细胞膜部分出现破坏 ,形状不一 ,
排列混乱而松散 .
前 言
江篱 ( G r a 。 i l a r i a ) 是一种分布广 , 数量
多 , 经济价值较高的红藻 , 含有大量的胶质 , 目
前已成为国内外生产琼胶 ( a g a r )的 主要原料 。
碱处理是江篱琼胶生产必不可少的工序 ,
如不经碱处理而直接酸化漂白提胶 , 所得琼胶
强度极低 , 没有多大使用价值 。 江篱经碱处理
后 , 可显著提高凝胶强度 , 国内外 已有许多报
道 〔`一 “ 〕 , 但效果不一 。 差别主要是由于 江篱
种类 , 生长海域 , 采集季节及碱处理方法不同
所致 。 H o n g [ 7 ] 、 w h y t e [ 8 ]和史升耀 [ 9 ]等人为
了筛选琼胶原料 , 测定了一些江篱属海藻碱处
理前后的变化 , 国内外对琼胶的化学结构 ,组成
和江篱藻的微观结构虽有过许多研究 l[ “一 `“ ] 。
但都没有与江篱琼胶加工过程结合起来 , 至今
碱处理江篱的作用机理仍不很清楚 。 本文通过
测定碱处理前后江篱琼胶的理化性质 , 化学结
构 , 组成方面的变化及江篱藻体碱处理前后宏
观和微观方面的变化 , 探讨碱处理江篱的作用
机理 , 为江篱琼胶生产提供理论依据。
材料和方法
一 、 江篱样品
三亚细基江篱 、 惠东细基江篱 、 湛江细基
江篱 , 福建细基江篱 , 三亚凤尾菜 、 北海江篱 、
福建脆江篱 , 西沙群岛粗江篱 。
二 、 方法
1
. 碱处理 : 用高温稀碱法 , 将晒干除杂 的
江篱样品 4 0 9加人 4 0 m l温度为85 士 1 O C碱液 ,
碱浓度为 8肠N a O H , 恒温 2小时 , 倾去碱液 ,
水洗至中性 。
2
. 漂白 、 酸化 : 将水洗至中性的样品加人
p H Z
.
o
、 有效氯为 0 . 0 5肠的漂白液 4 0 0 m l . 漂
白10 分钟 ; 然后水洗至中性 。
3
. 提胶 : 加水 8 0 m l , 保持沸腾 30 分钟 ,
用八层过滤沙布过滤 , 按文 献〔`” 〕所述的方法
提胶 。
4
. 凝胶强度 ( G · )S 凝固点 ( G · T )和 融 点
( M
·
T ) 3
.
6一内醚半乳 糖 ` 3 . 6一 A G ) , 硫酸
基的测定参照文献 〔` “ 〕。
5
. 粘度测定 : 用 N D J一 1旋转式粘度计测
定
6
. 用镜观察江篱藻体 : 用冷冻断裂法 (观
察断面表层细胞 ) ,用摄子夹紧江篱藻于液氮中
降温 , 取出迅速夹断 , 插人涂有电镀胶的铜台
面上 , 然后用 SJ 一 T 3 0 电子显微镜观察 。
结 果
l
, 碱处理对江篱琼胶物化性质 ,流变学性
能 , 化学结构等方面的影响
对比 8份不同种类及不同产地 的 江禽碱处
理前后凝胶强度 、 产率 、 理化性质等方面的变
化 , 结果见表 l 。
从表 I中可以看出 :
①碱处理后琼胶强度都有不同 程 度 的提
高 , 提高倍数以 5 . 8一 19 . 2倍不等 , 平 均提高
1 2
.
3倍 , 而且提高倍数与原料江篱琼胶本身的
凝胶强度大小无关 。 碱处理琼胶强度提高多少 ,
主要取决于江禽藻体的结构特征和琼胶分子结
构特征 , 以及碱处理的方法和工艺等 。
②碱处理使江篱琼胶分子中的硫酸基的含
量减少 , 同时使 3 . 6一A G含量 增加 。 表 l 中 江
篱样品碱处理前硫酸基含量为 3 . 20 一合. 50 帕不
等 , 平均为 5 . 41 肠 , 碱处 理 后 含 量为 1 . 15 ~
2
.
81 肠 , 平均为 1 . 79 肠 , 硫酸基的含量平均减
少了 67 肠 , 且硫酸基减少的幅度越大 ,其凝胶强
度提高的倍数也越大 , 所以湛江细基江蔺硫酸
基含量减少 了73 肠 ,其凝胶强度提高 19 . 2倍 ,硫
酸基含量与凝胶强度成负相关 , 无论碱处理前
后都可看出这一点 。表中江禽琼胶中 3 . 6一 A G
的含量碱处理后都有不同程度的增加 , 碱处理
前 3 . 6一 A G含量平均为 27 . 3肠 , 处 理 后 平均
为 34 . 3肠 , 平均提高 26 . 1 肠 , 而 且 3 . 6一 A G
含量越高 , 凝胶强度也越高 。 例如北海江禽碱
处理后 3 . 6一 A G 含量最 高 ( 3 7 . 8 外 ) ,凝 胶强
度也最 高 ( 24 5 0 9 / e m Z ) 。 因此 , 凝胶 强 度与
3
.
6一 A G含量成正相关系 。
③江禽经碱处理后所得琼胶的凝固点和融
砚处理前后江禽玻胶各今教的变化偌{ 澎价甲斗{” 基江竺. } 一 ) 2 5一 { ! 2。 } 3 6一 { 8 6一 } 1。一 { 3一 { 2 7一
轰j 川一一号分( 1)投有碱处理 (一 ) ( 2 )用碱处理 ( + )
点普遍升高 , 分别平均升高 4 . S O C和 .8 6 O C , 同
时凝固点和融点的升高程度与凝胶强度提高倍
数有些相似之处 , 凝胶强度提高幅度大的 , 凝
固点和融点升高幅度也大 。
④碱处理后 , 琼胶样品的粘度普遍下降 ,
不同琼胶样 一品之间 , 枯度和凝胶强度无关 。
⑤碱处理后 , 琼胶产率都有不同程度的下
降 。
2
. 碱处理前后江篱藻体的变化 。
江篱经碱处理后 , 无论藻体的外形 ,颜色 、
手感 、 微观结构都会发生变化 。 下面从宏观和
微观两个方面来描述江篱藻体的变化 。
①宏观触感上的变化
碱处理前 (浸泡吸水后 ) , 手摸江篱有软滑
感并有弹性 ; 处理后 , 藻体变得坚硬 , 完整 ,
手摸时有涩便感 。
②外观颜色 , 大小的变化
碱处理前藻体为紫黑色或褐色 , 碱处理后
变为黄绿色或黄褐色 , 同时藻体变小 , 碱液由
基本无色变为黄褐色 , 漂洗时江篱藻体还有许
多色素进人漂洗的水中 。
毯碱处理前后 , 江篱微观结构的变化
碱处理前 , 江篱内部细胞结构由皮 层和髓
部两部分组成 . 皮层细胞小 , 排列紧密 , 颜色
深 , 说明含有大量的色素 , 髓部细胞大 , 呈长
方形或近似方形 , 细胞完整 , 排列有次序 , 外
表还有很薄一层胶质 , 较 平 整 , 手 摸 有软滑
感 。
碱处理后皮层明显变薄 , 颜色变浅 , 髓部
细胞由于细胞壁细胞膜被碱部分破坏或溶掉 ,
变得形状不一 ,排列混乱 、 松散 , 同时也看不到
完整的细胞结构 , 外皮胶质层 已溶解掉 , 外表变
得凹 凸不平 , 藻体从里到外出现一些裂缝 , 因此
手摸时有涩手感 。
讨 论
1
. 据大量的化学 结 构 和 生 物 分析测定
〔`卜 ’ 幻证实 , 江禽琼胶分子中主要由两种分子
组成 , 即琼胶糖和琼胶酚 , 前者含硫酸基少 ,
I 6
凝固性能强 , 后者含硫酸基多 , 凝固性差 。 影
响江篱琼胶强度的因素很多 , 归纳起来主要有
两个方面的因素 , 即江禽本来结构方面的因素
和加工工艺方面的因素 , 结构方面的因素又主
要包括 ( l) 琼胶分子量大小 ; ( 2 ) 琼胶糖和琼
胶醋的比例 ; ( 3) 单糖的组成与含量 ; ( 4) 硫
酸基与梭基的含量与分布 ; ( 5 ) 分子 的 立体纸
构等方面 。 而加工工艺方面又以碱处理对琼胶
强度影响最大 。
2
. 琼胶分子中硫酸基含量高 , 琼 胶 糖所
占的比例相对较少 , 凝胶强度低 ; 此外琼胶分
子中存在的硫酸基越多 , 琼胶分子带负电荷越
多 , 琼胶分子间静电排斥力越大 , 影响琼胶分
子间凝胶的形成 , 当琼胶分子中半 乳 糖带有 6
位联结的硫酸基时 , 在琼胶的双螺旋结构中形
成一个 “ 纽 ” ,妨碍形成双螺旋体 , 因而也妨碍
凝胶的形成 。
3
. 江篱经碱处理后 ,除去了琼胶分子 中的
大部分硫酸基 , 同时使卜 D 一半 乳 糖的半酚式
硫酸盐转化为 3 . 6一内醚半乳 糖 。 R e es 等人〔` 4 〕
已证明半乳糖一 6一硫酸酷在碱性条 件 下 其 所
含的 6一硫酸基被除去 , 并相应地使 半 乳 糖 转
变为 3 . 6一内醚半乳糖 。 这祥江篱琼 胶 经 碱 处
理后硫酸基 的含量 大 幅 度 减 少 , 3 . 6一 A G 含
量增加 , 使部分琼胶转变为琼胶糖 , 提高了琼
胶糖在琼胶中的比例 ; 同时使妨碍形成双螺旋
的 “ 纽 ” 去掉 ; 静 电排斥力减少 。 显然 , 这三
方面都使琼胶分子的凝 固性能增强 , 因而碱处
理后江禽琼胶的凝胶强度 , 凝固定 , 融点都有
不同程度的提高 , 提高幅度的大小取决于江篱
藻体的结构特征及琼胶分子的结构特征 , 以及
碱处理的方法和工艺等因素 。
4
. 江禽琼胶生产 中碱处理的 方 法归纳起
来有三种 , 即 “低温浓碱性 ” , “ 中 温 浓碱法 ” ,
“ 高温稀碱法 ” , 前两者方法耗碱量大 , 而且对
环境污染严重 , 生产周期长 , 而后一种方法克
服了前两种方法的缺点 , 但工艺控制不好 , 胶
质损失大 , 本文选用 “ 高温稀碱法 ” 。碱处理一
方面除去硫酸基 , 使琼胶强度提高。 另一 方面
使琼胶分子裂解 , 使琼胶强度降低 , 同时使部
分琼胶溶人碱液而损失 , 产率降低 。 因此 , 碱
办理工艺中要求最大限度除去硫酸基 , 最低限
度地裂解琼胶分子和称胶损失 , 这样要求合理
控制碱液浓度 、 处理时间和温度这三个因素 。
5
. 江篱经碱处理后 , 藻体的细胞壁及细胞
膜部分受到强碱的破坏 , 细 胞 间 排 列变得混
乱 、 松散 , 为以后的提胶提供了有利条件 , 同
时藻体色素大部分受到强碱破坏 , 深人碱液或
漂洗的水中 , 使得碱处理后的江篱易漂白 。
参 考 文 献
【门 史升熠 :江篱凉胶 研 究 I , 水 产学 报 , 2 ( 2 ) : 卜 12 ,
19 64
。
【2 〕 史升耀 、 唐湛祥 : 江离凉胶研究 H , 碱处 理 对琼脂
质里的影响 , 水产学报 , 6 ( 1 ) : 5一 57 , 1 95 2 .
〔3」 马贵武 : 高强度江篱琼脂工 艺条件的试 验 , 海洋科
学 , 5 : 2 1一 2 5 , 2 9 5 2 .
【们 李智恩等 : 不同碱处理制造江禽琼胶 的 比较 , 海洋
科学 , 5 : 32一 34 , 1 98 4 .
[ 5 ]
s h o j
·
T a g a w a a n d y o s h i o k o j i
n a : T h e
A 1k a l i t
r e a t m e n t o f t h
e M u e i l a n e o f G r a 一
e 1 1 a r i a V e r r u o s a
,
P r o e 7 t h I n t l s e a w e e d
s y m P
: 4 4 7一 4 5 0 , 1 9 7 1 。
〔e] 舟木好右卫门等 : 关干江篱制造 琼 胶 的研究 (第一
很) , ( 日)水产学会志 , 1。<。 ) : 4 0卜4 0` , 正仑引 .
〔7 〕 H o n g · k · e · e t a l : A e h e m i e a l a n d e n 名 y 一
m 1 e a n a l y s i s o f t h e P o l y s a c e h a r i d e s
f r o m G
r a e i l a r i a
,
P r o e I n t l S e a w e e d
s y m P
, 6 : 4 7 3一 4 82 , 1 9 6 9 。
[ s ] W h y t
e
·
J
.
N
·
C a n d J
·
R E n g l a r
:
C h e m i
e a l
C o m P
o s i t i o n a n d q u a l i t y o f a g a r s i n
t h e m
o r P h o y p o s o f G r a e i l a r i a f
r o m B
r i -
t 1 s h C o l a m
o i a
,
B o t a m i
e a M a r i n a
, 2 3 : 2 7 7
一 2 8 3 , 1 9 8 0 。
【习 史升耀 , 张燕霞等 : 碱处理中国江篱属 海 藻所含凉
胶的作用 , 水产学极 , 12 ( 2 ) : 14 5一 15 3 , 19 8 8 。
【10] 纪明候 : 中国江篱属江藻所含琼胶的结 构特征 , 海
洋与湖沼 , 17 ( 一) : 7 2一 8 3 , 1 98 6 .
[ x l 〕 I z u m i · k : C h e m i e a l h e t e r o g e n i t y o f t h e e
a g a r f r o m G r a e i l a r i a h e t e r o g e n i t y o f t h e
a g a r f r o m G r a e i l a r i a V e r r u c o s a
,
J
·
B i o 一
e h e m
. , 7 2 : 1 3 5一 14 0 , 1 9 7 2 。
[ 1 2 〕 A r a k i · e : S t r u e t u r e o f a g a r o s e c o n s t i t u
e n t o f a g a r 一 a g a r , B u l l e h e m , S o e
、
J a P 二 2。 :
5 4 3一 5 4 4 , 195 6 -
【1 3〕 史升耀 : 中国江篱属海藻所含琼胶的产率 与物理化
学性质比较研究 , 海洋科学集刊 , 2 6 : 5了一 6 4 , 19 8 6 .
[ 一` 〕 R e e s , D . A : E s t i m a t i o n o f t h e r a l a t i v .
a
m
o u n t s o f i s o m
e r i e S u l P h a t e e s t e r i n
S o m e s u l P h a t e P o l y s a e e h a r i d e s
,
J
·
C h e一
m
、
S o
e
. , 5 16 5一 s x了 l , 10 6 1 。
食品的高压处理技术与装置
轻工部食品发酵工业科学研究所 杨桂馥
食品高压处理技术的研究始于 1 9 14 年 , 美
国物理学家 B r i d g m a n 在当时发表的论文 中揭
示 , 白蛋白在 5 0 0 0大气压下凝固 , 在了。 0 0大气
压下变成硬的凝胶状态 。 直到 80 年代后期才开
始重视高压处理技术在食 品 中 的 应用 。 近年
来 , 日本学者林力丸积极主张在食品加工中采
用这一新技术 。 目前已在食品的调理 、 加工和
杀菌等方面进行高压处理技术的应用研究 。
一 、 食品的高压处理技术及其优越性
1
. 食品的高压处理
将食品放人水 中 , 提 高水温 的 过 程 是加
热 , 提高水压的过程是加压 。 食品高压处理常
用的压力范围是 10 0一 l 0 0 0 M P a ( z M P a 、 1 0
大气压 ) 。加热和加压同样会使水中的酶 、 蛋白
质 、 淀粉等生物高分子物质分别失去活性 、 变
l 7