全 文 ：Science and Technology of Food Industry 研究与探讨
2012年第13期
萱藻（Scytosiphon lomentsrius）隶属于褐藻门
（Phaeophyta），为一年生广温性褐藻，在我国北起辽
东半岛，南至广东省海陵岛之间广大沿海地区均有分
布[1]。萱藻中的褐藻胶含量较高，为16.30%，更有报道
称萱藻中含褐藻酸23.6%[2]。目前海带为褐藻胶工业
生产的主要来源，其中褐藻胶含量为19.71%[3]。由此可
见，萱藻可以作为一种新的原料生产褐藻胶。褐藻胶
（algin）是褐藻酸（alginic acid）、褐藻酸盐（alginates）及
褐藻酸有机衍生物的总称，目前市售商品褐藻胶主要
是不同纯度和聚合度的褐藻酸钠。褐藻胶是由β-D-
甘露糖醛酸（M）和α-L-古罗糖醛酸（G）组成的线型
长链聚合物，M和G在线型分子链中呈不规则的嵌段
性排列[4]。褐藻胶具有增稠、悬浮、乳化、稳定、形成凝
胶和形成薄膜等特性，大量、广泛地被应用于食品、医
药、化妆品以及纺织、造纸、涂料等工业方面[5]。海带
褐藻胶、马尾藻褐藻胶的提取工艺已有研究并进行工
业化生产，本文通过对萱藻褐藻胶提取工艺及流变学
特性进行研究，为有效利用萱藻资源提供理论依
据，以便更广泛的开发和利用海藻资源。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
萱藻 于2011年4月采自青岛，晒干备用。
恒温水浴锅 国华电器有限公司；PH-3C pH计
上海精密科学仪器有限公司；磁力搅拌器 上海司
乐仪器有限公司；分析天平 梅特勒-托利多仪器（上
海）有限公司；电热干燥箱 上海精宏实验设备有限
公司；MCR101流变仪 奥地利安东帕有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 褐藻胶实验室提取工艺 将5g萱藻（干品）浸
泡3h，洗净剪成约0.5cm的条状，用蒸馏水按照料液
比1∶25浸泡2h，0.5%的甲醛溶液40℃条件下固色1h。
碳酸钠碱溶液70℃消化3h，用120倍水稀释，过滤得
到清胶液。
用次氯酸钠进行漂白，设置漂白pH分别为9.5、
10.5、11，在35℃条件下漂白40min。钙析，用3%盐酸
分两次脱钙，洗去多余盐酸，加入适量95%乙醇脱水，
收稿日期：2011－11－01 * 通讯联系人
作者简介：许小娟（1988-），女，硕士研究生，研究方向：海藻利用化学。
基金项目：山东省优秀中青年科学家科研奖励基金（BS2010NJ019）。
萱藻褐藻胶的提取及流变学特性的研究
许小娟，付晓婷*，林 洪，许加超，高 昕
（中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛 266003）
摘 要：以萱藻为原料，采用碱提法提取褐藻胶，探讨萱藻褐藻胶的最佳漂白工艺条件以及褐藻胶溶液的流变学特
性。 实验结果表明：用次氯酸钠做漂白剂，每600mL滤液加3mL有效氯浓度为4%的次氯酸钠溶液，即3∶600，pH10.5左
右，漂白时间40min，漂白温度35℃，能够得到较满意的漂白效果；萱藻褐藻胶溶液粘度随剪切速率的增加而降低，是
假塑性流体，具有触变性；褐藻胶溶液具有粘弹性，在低频率区域体系以粘性为主，高频率区域体系以弹性为主；此
外，温度、溶液质量分数、盐、蔗糖也会影响褐藻胶溶液的粘度。
关键词：萱藻，褐藻胶，提取，漂白，流变学特性
Study on extraction methodology of alginates from
Scytosiphon lomentsrius and its rheological characteristics
XU Xiao-juan，FU Xiao-ting*，LIN Hong，XU Jia-chao，GAO Xin
（College of Food Science and Engineering，Ocean University of China，Qingdao 266003，China）
Abstract：Extraction method and the optimal bleaching condition of alginates from Scytosiphon lomentsrius and
their rheological characteristics were studied in this research. The results indicated that the optimal bleaching
condition was conducted as follows：4% of sodium hypochlorite solution with pH of 10.5 was added to the
alginate solution with a ratio of 3 ∶600，and heated at 35℃ for 40min. The viscosity of sodium alginate solution
from Scytosiphon lomentsrius decreased with increasing of shearing rate，thus the sodium alginate solution
behaved as pseudoplastic fluid and had thixotropism. The sodium alginate solution from Scytosiphon lomentsrius
possessed viscoelasticity，which primarily behaved viscocity in the low frequency area system and elasticity in
the higher one. Furthermore，the viscosity of the sodium alginate solution also was influenced by temperature
and the concentrations of alginate，salt and sucrose.
Key words：Scytosiphon lomentsrius；alginate；extraction；bleaching；rheological characteristics
中图分类号：TS254.1 文献标识码：A 文 章 编 号：1002-0306（2012）13-0088-04
88
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2012.13.065
研究与探讨
2012年第13期
Vol . 33 , No . 13 , 2012
40% NaOH溶液调节pH，使pH维持在8.0左右，至全
部转化为褐藻酸钠。转化后的褐藻酸钠在60℃烘箱
中烘干并称重计算得率。
1.2.2 褐藻胶溶液流变学特性的研究 采用MCR101
流变仪，选择直径为50mm，不锈钢的平行板测量
系统。
1.2.2.1 浓度对萱藻褐藻胶黏度影响的测定 配制
不同浓度的褐藻胶溶液，将样品台温度设定为20℃，
剪切速率从0.1s-1增加到600s-1记录不同浓度褐藻胶
溶液的流动曲线，并与Power law模型数学进行拟和。
1.2.2.2 温度对萱藻褐藻胶黏度影响的测定 配制
质量分数为1%的萱藻褐藻胶溶液，固定剪切速率为
100s-1，将温度从10℃升至90℃，记录褐藻胶溶液的流
动曲线。
1.2.2.3 氯化钠对萱藻褐藻胶黏度影响的测定 配
制质量分数为1%的萱藻褐藻胶溶液，分别加入不同
质量的盐，得到不同质量分数的盐溶液，将样品台温
度设定为20℃，剪切速率从0.1s-1增加到600s-1，记录
不同盐浓度的褐藻胶溶液的流动曲线。
1.2.2.4 蔗糖对萱藻褐藻胶黏度影响的测定 配制
质量分数为1%的萱藻褐藻胶溶液，分别加入不同质
量的蔗糖，得到不同质量分数的蔗糖溶液，将样品台
温度设定为20℃，剪切速率从0.1s-1增加到600s-1，记录
不同蔗糖浓度的褐藻胶溶液的流动曲线。
1.2.2.5 褐藻胶溶液触变性的测定 在20℃条件下，
对质量分数2%的褐藻胶溶液，采用两步Steady State
Flow程序使剪切速率先从0.1s-1增加到600s-1，之后立
即以同样的变化速率从600s-1下降到0.1s-1，记录整个
过程的剪切应力的变化情况。
1.2.2.6 褐藻胶溶液动态粘弹性的测定 在线性粘
弹区内，固定振荡应变2%，测定质量分数为1%褐藻
胶溶液贮藏G′损耗模量G″和tanδ随振荡频率的变化。
平行板间距为1.0mm，温度为20℃，频率范围为0.1~
20Hz。
2 结果与分析
影响漂白的因素很多，例如漂白剂的选择、用量，
漂白时的pH、温度，漂白时间等。文献报道表明漂白
时间及温度对海藻的漂白效果的影响不大[6-8]，所以
本实验以褐藻胶的产率、色泽为主要经济技术指标，
在35℃条件下漂白40min，通过探讨漂白剂用量及漂
白体系的pH来优化萱藻褐藻胶的漂白工艺。
2.1 漂白pH的选择
漂白结果如图1所示，pH9.5时，产率达到12.84%，
但是褐藻胶色泽差，pH10.5时，虽然对产率有一定影
响，但漂白效果较好，所以控制pH10.5左右进行漂白。
在酸性条件下，次氯酸钠极不稳定，易分解放出氯气，
造成有效氯浓度降低，影响漂白效果。漂白pH为10.5
时，酸性分解受到抑制，能够达到较好的漂白效果，
所以萱藻褐藻胶的最佳漂白pH为10.5。
2.2 漂白剂用量的选择
分别量取不同量的4%的次氯酸钠溶液，加入过
滤后的清胶液里，调节pH为10.5，35℃条件下漂白
40min。结果如表1，当次氯酸钠的用量为3mL时漂白
效果明显比用2.5mL好，而且对产率的影响不大，所以
确定漂白剂的用量为3mL。
结果表明，用次氯酸钠做漂白剂，每600mL提取
液中加入3mL有效氯浓度为4%的次氯酸钠溶液，
pH10.5左右，漂白时间40min，漂白温度35℃，能够得
到较满意的漂白效果。漂白后褐藻胶的色泽达到食
品级褐藻胶颜色的要求。
2.3 褐藻胶的静态流变学性质
2.3.1 褐藻胶浓度对黏度和剪切应力的影响 图2
和图3为萱藻褐藻胶浓度对粘度和剪切力的影响。从
图中可以看出，在相同的剪切速率下，褐藻胶粘度和
剪切应力随着浓度的增加而增加。这是因为随着质
图1 pH对漂白效果及产率的影响
Fig.1 Effect of pH on the bleaching and yield of alginates from
Scytosiphon lomentsrius
13
12.5
12
11.5
11
10.5
10
产
率
（
%）
9.5 10.5 11
pH
褐色
黄色 棕黄
用量（mL） 0 2.5 3 3.5
产率（%） 14.21 11.75 11.32 8.64
色泽 深褐 浅褐 黄色 棕黄
表1 次氯酸钠用量对萱藻褐藻胶漂白效果的影响
Table 1 Effect of the sodium hypochlorite concentration on the
bleaching of alginates from Scytosiphon lomentsrius
图2 浓度对萱藻褐藻胶溶液黏度的影响
Fig.2 Effect of the concentration on viscosity of alginates from
Scytosiphon lomentsrius
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
黏
度
（
Pa
·
s）
0 200 400 600
剪切速率（1/s）
2%
1%
0.50%
1.50%
0.20%
图3 浓度对萱藻褐藻胶溶液剪切应力的影响
Fig.3 Effect of the concentration on shear stress of alginates
from Scytosiphon lomentsrius
140
120
100
80
60
40
20
0
剪
切
应
力
（
Pa
）
0 200 400 600
剪切速率（1/s）
2%
1.50%
1%
0.50%
0.20%
89
Science and Technology of Food Industry 研究与探讨
2012年第13期
量分数的不断增加，褐藻酸钠溶液中单位体积内分子
数增加，由于分子间的缠结使溶液的流动阻力进一步
增加，因此在相同的剪切速率下，溶液的粘度增大。
由图2可以看出，当褐藻胶浓度高于0.2%时，其粘度
随着剪切速率的增加逐渐降低，表现出剪切变稀的假
塑性；当褐藻胶浓度低于0.2%时，其粘度基本上不随
剪切速率变化，呈现出牛顿流体的流动特性。
由表2可以看出，萱藻褐藻胶溶液的流动特性服
从Power law模型，随着浓度的增加，褐藻胶的黏度系
数逐渐增加，流动指数逐渐降低，说明褐藻胶溶液浓
度越高，其粘稠性越大，假塑性也越大。0.2%的褐藻
胶稠度系数最小，流动指数最大，接近于牛顿流体。
2.3.2 温度对褐藻胶黏度的影响 由图4可知，随着
温度的升高，褐藻胶的粘度逐渐降低。这是由于温度
升高，褐藻胶分子的运动加剧，分子间相互作用力减
弱，分子流动阻力降低，因而粘度下降。褐藻胶在低
温下不能形成凝冻，所以当褐藻胶处于冷冻状态时，
褐藻胶分子结合大量的水分子，使水分子的运动受到
限制，水分子不能移动到晶核或结晶畅达的活性位
置，因而抑制了冰晶长大，这一性质对于抑制冰淇淋
之类的冷冻食品在贮藏过程中冰晶的形成是很重要
的，从而提供了冷冻的稳定性[9]。
2.3.3 氯化钠对萱藻褐藻胶黏度影响的测定 图5
为不同浓度氯化钠对1%萱藻褐藻胶溶液的影响。从
图中可以看出，添加不同质量的电解质后，萱藻褐藻
胶溶液的粘度降低。电解质质量浓度超过0.5%后，粘
度下降的幅度很小，基本保持不变。这是因为向萱藻
褐藻胶溶液中添加NaCl，Na+的存在将压缩带电粒子
的扩散双电层，即压缩双电层的厚度，使Zeta电位下
降，带电粒子间静电斥力下降，引起分子链蜷曲，使
分子尺寸缩小，导致粘度下降。电解质质量浓度越大，
压缩双电层的能力越强，从而使得粘度进一步下降
[10-11]。当电解质的添加量达到某一极限，再继续增加电
解质的质量浓度，萱藻褐藻胶溶液的粘度不再下降，
这可能是由于Na+的反离子已经达到饱和，继续添加
电解质，对粘度的影响也很小。
2.3.4 蔗糖对萱藻褐藻胶黏度影响 蔗糖浓度对萱
藻褐藻胶黏度的影响见图6，从图6可以看出，对于固定
浓度的褐藻胶溶液，当蔗糖浓度为5%时，萱藻褐藻胶
的黏度增加；当蔗糖浓度增加到10%时，萱藻褐胶的黏
度几乎不变；当蔗糖浓度大于10%时，随着蔗糖浓度的
增加，褐藻黏度反而减小，这是因为非电解质浓度过
大，阻碍了萱藻褐藻胶分子的交联，导致黏度下降[12]。
萱藻褐藻胶的这一特性，能够避免黏度和甜度的矛盾，
在食品加工中可以根据具体工艺要求和口感来添加适
当浓度的蔗糖。蔗糖在较低的浓度范围内，增加萱藻
褐藻胶的黏度，这与Rungnaphar[13]等的研究相一致。
2.4 褐藻胶溶液的触变性
不同浓度萱藻褐藻胶溶液的触变性曲线如图7
所示，可以看出，1%和2%褐藻胶溶液均具有一定程度
的触变性，随剪切速率的上升过程和下降过程不重
浓度（%） 黏度系数（k） 流动指数（n） R2
0.2 -0.8527 0.5583 0.9952
0.5 -0.0239 0.4669 0.9900
1 0.1089 0.5007 0.9992
1.5 0.4380 0.4586 0.9962
2 0.8365 0.444 0.9977
表2 不同浓度褐藻胶的稠度系数和流动指数
Table 2 The consistency index and flow index of alginates of
different concentration
图4 温度对萱藻褐藻胶溶液黏度的影响
Fig.4 Effect of temperature on viscosity of alginates from
Scytosiphon lomentsrius
0.2
0.15
0.1
0.05
0
黏
度
（
Pa
·
s）
0 50 100
温度（℃）
图5 不同浓度的氯化钠对萱藻褐藻胶溶液黏度的影响
Fig.5 Effect of the concentration of NaCl on viscosity of
alginates from Scytosiphon lomentsrius
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
粘
度
（
Pa
·
s）
0 200 400 600
剪切速率（1/s）
0%
0.5%
1%
1.5%
2%
图6 不同浓度的蔗糖对萱藻褐藻胶溶液黏度的影响
Fig.6 Effect of the concentration of sucrose on viscosity of
alginates from Scytosiphon lomentsrius
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
黏
度
（
Pa
·
s）
0 200 400 600
剪切速率（1/s）
20%
15%
10%
5%
0%
图7 萱藻褐藻胶的触变性曲线
Fig.7 The thixotropy curve of alginates from Scytosiphon
lomentsrius
140
120
100
80
60
40
20
0
剪
切
应
力
（
Pa
）
0 200 400 600
剪切速率（1/s）
2%
1%
90
研究与探讨
2012年第13期
Vol . 33 , No . 13 , 2012
[14] Song F， Zhang L M， Yang C， et al. Genipin-crosslinked
casein hydrogels for controlled drug delivery [J ] . International
Journal of Pharmaceutics，2009，373：41-47.
[15] Chen S C， Wu Y C， Mi F L， et al. A novel pH-sensitive
hydrogel composed of N，O-carboxymethyl chitosan and alginate
cross-linked by genipin for protein drug delivery[J]. J Controlled
Release，2004，96：285-300.
[16] Krochta J M ， De Mulder -Johnston C D. Edible and
biodegradable polymer films：challenges and opportunitiesp [J].
Food Technology，1997，51：61-74.
[17] Meena R， Prasad K， Siddhanta A K. Development of a
stable hydrogel network based on agar-kappa-carrageenan blend
cross-linked with genipin[J]. J Food Hydrocolloids，2009，23：
497-509.
[18] Bachtsi A， Kiparissides C. An experimental investigation of
enzyme release from polyvinyl alcohol cross-linked microspheres
[J]. Journal of Microencapsulation，1995，12：23-35.
[19] Luo Y，Kirker KR，Prestwich G D. Cross-linked hyaluronic
acid hydrogel films ：new biomaterials for drug delivery [J ] . J
Control Release，2000，69：169-184.
合，在曲线下方，形成了明显的触变环，并且触变环
面积随着浓度的升高而增大。触变环的出现，说明当
外加应力去除后，萱藻褐藻胶的黏度不能瞬间恢复，
产生了一定的时间依赖性。并且褐藻胶触变环面积，
随着褐藻胶浓度的增加而增加，因此在食品中应用时
可以根据不同情况使用不同浓度的褐藻胶。
2.5 褐藻胶溶液的动态粘弹性
由图8可以看出，在频率小于5的情况下G′小于
G″，体系以粘性为主。随着频率的逐渐增加，G′和在G″
都有所增加，但G′的增加幅度大于G″，当频率大于5
时，G′超过G″，此时体系以弹性为主，呈现一定的弱
胶性。此外褐藻胶的动力学粘度η′随着振荡频率的增
加而逐渐减少，表现出剪切变稀的特性，这与静态流
变学测定的结果相符[14]。这与市售食品级的褐藻胶溶
液的动态粘弹性相似，唯一不同是G′超过G″时的频率
不相同，萱藻褐藻胶溶液的交汇频率低于市售食品级
的褐藻胶溶液。其原因可能是褐藻胶分子组成结构、
聚合程度、分子链间作用力以及分子量的不同引起的。
3 结论
用次氯酸钠做萱藻褐藻胶的漂白剂，价格低廉，
用于生产，可产生较大的经济效益。实验结果表明，
萱藻褐藻胶的最佳漂白工艺条件为：每600mL提取液
中加入3mL有效氯浓度为4%的次氯酸钠溶液，pH10.5
左右，漂白时间40min，漂白温度35℃，能够得到较满
意的漂白效果。
萱藻褐藻胶溶液是剪切变稀的假塑性流体，褐
藻胶溶液的粘度随着质量分数的增加逐渐增加，随
着温度的升高逐渐降低。添加不同质量的氯化钠后，
萱藻褐藻胶溶液的粘度降低。电解质质量浓度超过
0.5%后，粘度下降的幅度很小，基本保持不变。添加
少量的蔗糖，增加萱藻褐藻胶的黏度，随着蔗糖浓度
的增加，黏度的增加越来越小，当蔗糖浓度为20%时，
褐藻胶黏度反而减小。不同浓度的萱藻褐藻胶溶液
触变性不同，浓度越高，触变性越大。褐藻胶溶具有
粘弹性，在低频率区域体系以粘性为主，高频率区域
体系以弹性为主。
参考文献
[1] 李伟新，朱仲嘉，刘凤贤 ． 海藻学概论[M]． 上海：上海科学
技术出版社，1982：151-153．
[2] 邱贺媛 ． 九种河北产海藻的营养成分 [J]． 唐山师专学报，
1998，20：5．
[3] 许风清，吴皓． 海带多糖的研究进展[J]． 中国中医药信息杂
志，2005，12：106-107．
[4] 陈正霖，高金诚，王学良 ． 褐藻胶[M]． 青岛：青岛海洋大学
出版社，1989：5-16．
[5] 金骏等．海藻利用与加工[M]．北京：科学出版社，1993：80-107．
[6] 徐明芳，高孔荣，刘婉乔． 对马尾藻褐藻胶漂白工艺件的探
讨[J]． 食品科学，1996，17（10）：44-47．
[7] Dennis JM， Gustavo HC， Dora LAH， et al. Pilot plant scale
extraction of alginates from Macrocystis pyrifera 3. Precipitation，
bleaching and conversion of calcium alginate to alginic acid [J].
Journal of Applied Phycology，2001，13：471-479.
[8] 蒋林斌，谢天俊． 从马尾藻中提取褐藻酸钠的漂白工艺条件
研究[J]． 广西农业生物科学，2000，19（1）：49-53．
[9] 过菲， 许时婴． 羊栖菜多糖中褐藻酸钠溶液的流变性质和
胶凝性质[J]． 无锡轻工业大学学报，2003，22（2）：93-97．
[10] Fedeniuk RW ， Biliaderis CG . Composition and
physicochemical properties of linseedmucilage [ J ] . Journal of
Agriulture and Food Chemistry，1994，42：240-247.
[11] BeMiller JN . An introduction to pectins ： structure and
properties，chemistry and function of pectins[C]. Washington DC：
American Chemical Society. Washington DC：1986：28-35.
[12] 何曼君，陈维孝，董西侠． 高分子物理[M]． 上海：复旦大学
出版社，2000：235-236．
[13] Rungnaphar P， Shinya I， Osato M. Effect of sucrose on
physical properties of alginate dispersed aqueous systems [J].
Food Sci Technol Res，1999，5（2）：183-187.
[14] 代欣欣，李汴生． 食品增稠剂流变学研究综述 [J]． 中国食
品添加剂，2007（4）：138-142．
图8 萱藻褐藻胶的动态粘弹性
Fig.8 The dynamic viscoelastic of alginates from Scytosiphon
lomentsrius
200
150
100
50
0
模
量
（
Pa
）
0 5 10 15 20 25
频率（Hz）
G′
G″
η′
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
η′（
Pa
·
s）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第87页）
91