全 文 ：4 1益 水 产 科 学 9 91
角叉 菜 卡 拉 胶 生 产 工 艺 的研 究
量定绵 马志强 桂 思真 华汉峰
(辽宁省海洋水产研究所 , 大连 )
提 要
角叉菜主要分布在北方的大连和青岛等地沿海 , 其资源一直未被利用 。 经二年的小型及中间扩大试验 , 提出了以角
叉菜为原料生产卡拉胶及高强度卡拉胶的工艺流程 , 并建一处卡拉胶厂 , 开始批量生产并在国内销售。
文中叙述 了对原料进行浓碱冷浸处理的冷冻脱水法和压榨脱水法的生产工艺 。 实践表明 , 角叉菜是提取卡拉胶的良
好原料 。
关键词 : 角叉菜 卡拉胶 生产工艺
卡拉胶是 从 角 叉 菜 ( C人on dr 。 ) 、 麒麟菜
( E u 。 h 。咖 。 ) 、 杉藻 ( ` :’g 。 rt 3’n 。 ) 、 沙菜 (旦帅 -
彻 。 ) 、 银杏藻 ( rI 了d 。 。 。 )和厚膜藻(aP 。如沈 en `a)
等属的海洋红藻类中提取的高分子多糖 。 卡拉
胶作为增稠剂 、 凝固剂 、 悬浮剂 、 乳化剂和稳
定剂等 , 在食品 、 医药 、 日用化工和科学研究
等方面有很多用途 。
角叉菜 ( C h 。 : d ar : 。 ce l at u : )在我 国 有一
定的资源 : 主要分布在北方沿海的大连和青岛
等地 。 仅天连地区沿海 , 每年 约 可 收 购干品
1。。 吨 以上 , 但这些资源一直末被利用 。 近几
年 , 中国科学院海洋研究所史升耀等人对角叉
菜卡拉胶的性质等作过一 些 研 究 〔 , , 2」 但关于
角叉菜卡拉胶的生产还未见有报导 。
我们经过二年的小型及中间扩大试验 , 摸
索出一套以角叉菜为原料生产卡拉胶的工艺流
程 并于 198 8年与大连市金州区大孤山水产品
加工厂联合建立了一处卡拉胶厂 , 开始批量试
生产 并已在 国内销售 。 该研究项 自已于 19 8 9
年 12月通过市级鉴定 。
一 、 生产工艺流程
卡拉胶的生产方法 , 有有机溶剂 (酒精 、
异丙醇 ) 脱水法 、 压榨脱水法 、 滚筒干燥法和
冷冻脱水法等 。 目前国际上主要采用有机溶剂
脱水法和压榨脱水法 。 我们考虑到国内的实际
情况 , 采用冷冻脱水法和压榨脱水法 。 其生产
工艺流程如图 1所示 。 一 、
1
. 原藻的碱处理
将角叉菜含有的砂石 、 贝壳 等 杂 质 除去
后 , 装入塑料网袋 (网目大小为 3又 3m l记 ) ,
每袋装 5 公斤 , 扎紧袋 口 , 投入浓度为 24 厂的
N a O H 碱池中浸泡处理 土天以土 。 碱浸时碱液
需没过藻体 。 翌日捞出 , 置碱池 _ _匕面 沥 干碱
液 , 然后将其投入水洗池中进行浸洗 、 至洗液
呈中性为止 。
2
. 漂白
晒干的角叉菜藻休呈深紫红色 , 经碱处理
后变为深绿色 。 为提高产品质量 , 在提胶前必
须进行漂白处理 。 漂 白剂有次氯酸钠 、 亚氯酸
钠 、 氯酸钠和漂白粉等 。 我印考 虑 到 漂 白效
果 、 生产成本和供货方便等因素 , 采用有效浓
度为 1 、 13 厂的次氯酸钠溶液 。 漂白时 , 先配
好漂白液 。 按漂 白用水量的 1 厂加入次氯酸钠
溶液 , 并加入 0 . 2多的浓盐酸 , 然后 把 已 冲洗
去碱的原藻连同网袋一起投入漂 白 液 中 漂白
1D ~ 15分钟 。 因为卡拉胶在酸性介质中 , 尤其
在 p H 4 以下容易发生酸水解作用 。 因此 , 投料
V
o l
.
1 0髓 2水 科 学
1一 尽旦丝旦卫、 经过与滤的之 P溶混合液一ù一洲园
今州国回摘 2 4另
N
a
OH溶欣
漂白
令
泡浸处理
令
一州闯 {条卡 干拉 燥
状胶
国闪图一
粗粉碎后与 N P
粉混合 , 再细 粉碎
压榨脱水
一一
刊..川卿一
一
一日…同
一令
一敲龄咖撇
图 1 角叉菜卡拉胶的生产工艺流程
长多
后漂 白液应不低于 p H 4。 根据我们的经验 , 按
0
.
2万的用量加入浓盐酸时 , 投 料 后 的 p H 为
5 、 6 。 如果一次漂白效果不太好 , 可重复漂白
一次 。 漂 白后用 0 . 4厂的硫代硫酸钠 溶 液 进行
脱氯处理 5 ~ 10 分钟 , 然后用清水浸洗数次 ,
捞出沥干水份 。
3
. 加热提胶
在提胶锅中放入干海藻重量 25 、 30 倍的清
水 , 加热至 95 ℃左右 , 投入经漂 白 处 理 的原
料 , 提取 1 小时左右 。 在提取过 程 中适 当搅
拌 , 使胶质充分溶出 。 提胶温度 以 85 。 ~ 90 ℃
为宜 。 当胶液稠厚时可停止加热 , 准备过滤 。
4
. 过滤
我们采用二级过滤法 。 即先用三足式上部
卸料离心机进行粗滤 , 然后再用板框压滤机进
行精滤 。 粗滤时使用的滤网为60 目的尼龙网 。
网目孔径过小 , 滤网易被堵塞 , 难于过滤 ; 孔
径过大 , 粗滤液杂质多 , 不利于以后的精滤 。
粗滤液用泵打入板框压滤机进行压滤 。 粗滤液
的温度应不低于 80 ℃ 。 这样压滤机出口 流出的
胶液就可保持在 75 ℃左右 。
若采用胶液混合法制取高强度卡拉胶时 ,
则可在这时把另行过滤好的 N P 溶液按所需比
例与上述精滤液混合均匀备用 。
5
. 冷却凝胶
将压滤机压出的胶液 (或与 N P 的混合胶
液 ) 迅速注入冻盘内 , 让其 自然冷却 , 形成凝
胶 。 胶液注入冻盘后 , 应让其静置 , 不要随意
移动 , 以 免影响凝胶均形成 。
6
. 切条
胶液静置过夜形成凝胶后即可切条 。 先将
凝胶切成大块 , 然后 用 手 动 推 条 器 切 割成
36 0 X 6 X 6毫米的细长方形胶条 。
了. 冻结 (或压榨 )
将盛装胶条的冻盘送入冷库 , 于 一 18 ℃进
行冻结 。 一般冻结时间应不少于 48 小时 。
如果以胶液混合法添加 N P 粉制造高强度
卡拉胶时 , 则应采用压榨脱水法 。 因为用压榨
法制出的成品 , 无论凝胶强度还是粘度都比冻
结脱水法的高 。 `
8
. 解冻脱水
将冻结完全的胶条从冷库取出 , 让其 自然
解冻 。 卡拉胶与凉脂不 同 , 在解冻过程中很容
易吸水复原 。 因此 , 自然解冻的 时 间 不 能过
。 最好融化一层取出一层胶条 , 避免吸水过
, 以利于干燥 。
9 干燥
将解冻脱水的胶条排列于塑料网架上 , 进
行 日光干燥或用低温热风干燥机烘干 。 干燥后
的条状卡拉胶制品质轻而韧 , 色白或微黄 , 透
明且有光泽 。
当添加 N P 粉以压榨脱水法制取高强度卡
拉胶时 , 从卫生和有利于粉碎方面来考虑 , 应
采用低温热风干燥机烘干 。
1 0
. 粉碎
如采用直接混合法制造高强度卡拉胶时 ,
` 拍 · 水 产 科 学 1 9 9 1
可把上述条状卡拉胶先用一般粉 碎 机 粉 成粗
粉 , 然后按所需比例与经提纯精制的 N P 粉混
合均匀 , 用高速粉碎机或涡轮式 粉 碎 机 粉至
1 0 0目以上 。
采用压榨脱水法时则烘干后 直 接 粉 碎即
可 。
1 1
. 成品率
我们在大孤山水产品加工厂批量试生产共
投料 16 6 2公斤 , 生产条状卡拉胶 6 6D 公斤 , 成
品率为 3 6 .了万 。 其中 58 6 公斤与 2 52 公斤 经提
纯精制处理的 N P 粉混合 , 制成高强度粉状卡
拉胶 80 。公斤 (经粉碎后损 耗 为 .4 6拓 ) 。 售
价 6 . 3万元 /吨 。
二 、 讨 论
1
. 关于碱处理 .
卡拉胶是一种由 D 一半乳糖残基侧 一 ( 1 0 3)
和刀〔1 , 4) 交替键合而成的假重复结构的 多糖
硫酸醋 3[J 。 现在已知卡 拉 胶 有 丫种 类 型 , 即
k
一 、 拼一 、 l一 、 v 一沐一 、 e 一和 争卡拉胶闺 。 其 中只有
奋和 l一卡拉胶具有凝固性 , 其他类型的卡拉胶
在水中都不能形成凝胶 。 但通过碱处理可以使
片和 v- 卡拉胶分别转变成 k一和 l一卡拉胶 5[] 。 因
此 , 生产厂家通常都 在 提 取 卡 拉 胶 之 前用
N a O H
、
C a ( O H )
: 或 K O H 对 原 藻 进 行 碱 处
理 6[J 。 用麒麟菜提取卡拉胶时的碱处理 方法已
有一些报道〔7 ,8’ 引 , 但对角叉菜 如 何 进 行 碱处
理 , 还未见有报道 。 角叉菜中含有的卡拉胶是
k
一和 片 、 几一三种组分 6[] 。 通过碱处理 , 其 中的
声卡拉胶转变成夸卡拉胶 , 可提 高 其 凝 胶强
度 。 我们的研究结果也证明了这一点 。 角叉菜
经碱处理制得的卡拉胶 , 其 .1 6厂浓 度 胶 液的
凝胶强度 (不加入 K C I时 ) 为 1 20 、 150 琶c/ m “ 。
不经碱处理制得的卡拉胶 , 不加 K CI 时大都不
能凝固。 其次 , 角叉菜经碱处理后所制得的卡
拉胶与 N P粉有更好的协同效应 。
作为碱处理的方法 , 常用的有 “ 高温稀碱
法” 、 “ 中温浓碱法 ” 和 “ 浓 碱 冷 处 理法 ”
等。 我们以 N a O H 、 C a( O H ) : 和 K O H 为 处理
剂 , 分别用上述方法作了对比试验 , 结果如表
1 所示 。 由表可见 , 从凝固 性 、 解 冻 脱 水状
况 、 产率及处乓理 方 便 等 方 面 考 虑 , 用24 形
N a O H溶液进行冷浸处理的方法较为理想 。
2
. 经碱处理过的角叉菜必须用清水反复
浸洗 , 以除去藻体中的碱份 。 但随着浸洗液中
碱浓度的下降 , 藻体中胶质的溶出也增多 ; 由
于角叉菜的藻体较薄 , 碱的除去也比较容易 。
因此不必用清水浸泡过夜 。 如果用清水浸泡过
夜 , 将会降低产率 。 最好在开始 时 用 流 水冲
洗 , 至藻体中的碱份大部分除去后 , 改用清水
反复浸洗数次即可 。
3
. 提胶温度和时间对卡拉胶的凝胶强度
和产率也有很大的影响 。 在 5T ℃ 、 8 5 ℃ 、 95 ℃和
1 10℃分别提取 0 . 5~ 3’J 、 时时卡拉胶 凝 胶 强度
和产率的变化见表 2 。 卡拉胶的凝胶强度随着
提取温度的上升而下降 , 在了5℃提取的卡拉胶
的凝胶强度约比在 95 ℃时提取 的 高 1、 2 倍 。
在 1加℃加压提取的最低 , 只 有 2 0 0 9 / “ m Z 。 卡
拉胶产率则以 75 ℃提取的 最 低 , 8 5℃ 、 95 ℃和
1 10 ℃提取的相差不 大 。 因 此 , 从产率 、 凝胶
强度和节约能源等方面综合考虑 , 我们认为在
8 5
。 、 9 0℃提取 1小时比较恰当 。
4
. 过滤 , 尤其是精滤的好坏直接关系到
卡拉胶 的质量与透明度。 使用板框压滤机时 ,
关键在于选好过滤介质 。 我们开始时使用棉纱
小帆布 , 但过滤速度太慢 , 而且滤布很容易被
堵塞 , 影响生 .产 。 现改用 4 7 2 01 型锦纶滤毡 ,
经初步试验 , 效 果 较 好 。 2 0米“ 的 板 框 压滤
机 , 在 I k g / c m “压力下只需 15 、 20分钟就可过
滤胶液 (卡拉胶浓度在 土. 6厂以上 ) 1 . 5 吨 。 胶
液的透明度基本符合要求。
过滤操作的另一要点是必须趁热过滤 。 卡
拉胶水溶液的粘度不仅与其分子量和浓度有密
切的关系 , 而且也与温度有关 。 卡拉胶在低浓
度 、 高温时 , 其水溶液的流变性 接 近 牛 顿流
体 , 但随着浓度的上升或温度的下降就具有假
Vo l
`
1 0越 2水 产 科 学 1了
表 1不同碱处理 法对角叉菜卡拉胶品质与产率的影响
碱种类及浓度 !
对 以 后 工 艺 的 影 响 一阵。、
}干纠 质
量 备注
一一酬咧
凝 固 _性 解冻脱水状况及体态藻状时出洗溶冲的碱胶
编号法处理碱
n叼é o魂巴 d邝口ú飞马曰 q自一。 O几 1ù又 d民 Un aC口 Jj乙才任 o一 Aù,nI
浓 碱
冷浸法
2 4拓N a O H浸三夭
10男K O H + 1 4另
N
a 0 H浸三天
24 书K O H浸三天
2 4另C a (O H ) :浸三天
3艺拓N a O H浸三天
32 另K O H浸三天
3 2拓C a ( O H ): 浸三天
藻簿杀滑有弹性 , 稍有胶藻体光滑有弹性 , 稍有胶溶出
藻体发硬 , 稍有胶溶出
藻体坚韧发涩
藻体发软 , 胶溶出多
藻体发硬 , 胶溶出少
藻体坚韧 , 但石灰凝结成块 , 除灰难
凝固好
凝固好
脱水快 , 化冻后成条状 ,强度大 , 不易吸水复原 合 格
凝 固好 , 但发
化冻后基本成条
化冻后基本成条
较难…基本合格
较难 }基本台格
凝固 , 但很脆弱 }化冻后成碎块
凝固好 化冻后基本成条
化冻后基本成条
难
较易
不合格
合 格
凝固 ,
凝固 ,
但发脆 较难一基本合格
但很脆弱 }化冻后成碎块 不合格
脆弱1
浓 碱
中温法
2 4书N a O H 6D℃处理 2小时
2 4万 K O H曲℃处理 2小时
藻体发光滑有弹性 , 胶溶出较少 凝固好
藻体发硬 , 胶很少溶出 凝固 , 但发脆
化冻后易脱水 , 可甩干
化冻后不成形
合 格
不合格
成形不后冻化
日川囚ù田一回
高 温
稀碱法
5 另 N a O H 8 0℃处理 2 小时
5另 K 0 H 8 0℃
处理 2小时
藻体发软 , 胶溶出很多
藻体发软 , 有胶溶出处理液放冷后凝固
能凝固 , 但很弱
能凝 固 , 但脆弱
…柔……;…不合格不合格
1
. 卡拉胶的提取方法按 (一 ) 中的冷冻脱水法的工艺进行 , 但未经漂白处理。
2
. 凝固性系指在提胶液中加入其重。 . 2男的 K CI 时的凝胶状态 。用 K O H处理者 , 不加 K CI 均能凝固 , 但很脆弱 。用 2 4男
N a O H冷浸处理和用24 厂 N a O H在 60 ℃处理 2小时的样品 。 其提胶液在不加K CI 之前 , 一般都处于刚 要 凝 固 的状
态 , 有时也能凝固 , 且有较好的弹性 。 其他样品 , 不加入 K CI 时 , 均末发现能凝固的。
一注
表 2 提胶温度和时间对卡拉胶的影响
提胶温度 提
取时间
(小时 )
产 叫 凝胶强度
(多 ) l ( g / e m : 少
7 5℃
了5℃
了5℃
7 5℃
8 5℃
8 5℃
8 5℃
8 5℃
9 5℃
9 5℃
9 5℃
9 5℃
1 1 0℃
0 5
0
.
5
了8 0
6 4 5
62 5
5 8 5
2 9 5
3 8 5
4 0 5
3 7 0
2 6 0
2了0
2 10
2 4 0
2 0 0
卡拉胶水溶液便从假塑性流体转变成近似牛顿
流体 , 粘度急剧下降 , 而在达到 75 ℃以后粘度
则无明显变化四 。 因此 , 为了避免温度下降和
粘度增大而造成的过滤困难 , 就必须趁热保温
过滤 。 一般粗滤液贮槽应采取保温措施 , 。使胶
液保持在 80 ℃ 以上 , 而压滤机出口 的精滤液应
不低于 75 ℃ 。 一 、 -
O6Q枯O口n曰比内0氏dl勺7`I一`勺自,扫n乙gd曰onOd的J汪
塑性流体的特性 , 特别在接近凝固温度时 , 粘
度急剧上升 10[J 。 换言之 , 当温度高于 60 ℃时 ,
三 、 结 语
1
. 角叉菜在我国属于未被利用资源 , 我
们首次在国内把它应用于工业生 产 提 ;取 卡拉
胶 、 利用角叉菜提取卡拉胶的研究和生产实践
表明犷角文菜是一种良好的卡拉胶原料 。 -
2
. 经过中间扩大试验和工业化试生产的
验证 , 本文提出的角叉菜生产工艺是合理的飞
可行的 。 它为工业化扩大生产提供了可靠的科
学依据 。
3
. 生产实践证明 , 掌握好碱处理程度 、
…一…1.、,!..l`leseses!ese
民d
.
,自nlQà,,曰o
注 : 凝胶强度的测定— 样品用 0 . 2男K CI 配成含有 1 . 5拓· 卡拉胶的溶液 , 放冷凝固后 , 用凝胶强度 测 定器在
2 0℃测定 。
水 产 科 学 1夺仑 i
提胶温度和时间 , 以及碱浸后原藻的浸洗 时间
等 , 是提高产率的重要环节 。
.4 为进一步提高胶液的过滤速度和透明
度 , 精滤方法尚需进一步研究 。
致谢 : 本所汪克 贤副研究员为我们鉴定植
物品种 ; 大孤山水产品加工厂提供生产试验条
件 , 一并致谢 。
参 考 文 献
〔 _川 史升耀等 , 19 86 。 角叉菜卡拉胶的研究 1 . 不同世代
的产率与性质 . 海洋与湖沼 , 17 ( 2 ) , 13D勺 13 50
〔 2 〕 李智恩等 , 19 89 。 角叉菜卡拉胶的研究 1 . 雌配子体
与四分抱子体角叉菜卡拉胶的季节变化 。 海洋与湖
沼 , 2 0 ( 3 ) : 2 38、 24 3。
〔 3 〕 郑淑贞等 , 1 98 3。 麒麟菜多糖的研究 1 . 琼枝多糖的
性质及其红外光谱。 水产学报 , 了( 4 ) : 3 25 、 3 2乳
〔 4 〕 G u us e l e y , K . B . , · e士. a l . , 19 8 0 . C a r r a g e e n a l .
I
n “ H a n d b
o o
k
o
f W
a t e r 一 s o l u b l e G u m s a n d
R e s呈n s , , , P . 5、 1 t o s ~ 3 0 -
〔5 〕 大侨司郎 , 1蛇 1 。 力于 军一少夕 O厉史巴有 效利用
第 1 回。 食品 巴私l一学 ( 3 ) : 1 0 8勺 2 13 。
〔 6 〕 小林贤 一 , 1 9 8 6 。 大于军一少 夕 己壬 O 川 了 才 1) 7
夕夕一。 0 利用。 N e w F o o d I n d u s t r y 2 8 ( 4 ) , 2 4 。
( 了〕 史升耀等 , 19 8 6。 中国海南岛麒麟菜属卡拉 胶 的制
备与性质 。 水产学报 , 10 ( l ) : 1、 9。
〔 8 〕 蔡祖林 , 19 8 4。 胶麒麟菜多糖的碱改性提 取法。 水
产科技情报 , ( 3 ) : 12` 14 。
〔 9 〕 J . P . 赖利 、 G . 斯基罗主编 , 1 9 8 3 。角叉菜胶的制
造 。 化学海洋学 。 海洋出版社出版 , P . 2 5 5。
〔1。〕 叶山静宪等 , 19 8 8。 力 于 军一少夕 O 利用上因技术
的诸 I’de 题。 食品工业 , 3 1 ( 6 ) : 2 6 .
〔1约 大桥司郎 , 1 9 81 。 力于 军一 少 少。 历史己有效利用
第 3 回。 食品 巴科学 , ( 5 ) : 1 13~ 11 4 0
氮营养盐浓度对保存大批量扁藻藻种的作用
王焕明 ` 陈浩如 李少芬
(中国科学院南海海洋研究所 , 广州 )
林 成 辉
(汕头经济特区滨海养殖公司 )
扁藻 (尸la 勿。 。 ” as s p . )不仅是海产鱼虾贝
等幼虫的良好饵料 〔` , ’ ,8 一 L` , 而且它具有较强的
吸收 氨 氮 的 能 力 , 可 净 化 育 苗一水 体 的水
质添 , 。 因此 , 扁藻是目前对虾等海 产 动 物育
苗的常用活饵料之一 。 目前已有一些专著介绍
扁藻的培养方法仁, ,~8 , ”〕 , 但有关大批量 扁 藻藻
种的保存问题尚未解决 , 导致在对虾育苗生产
中 , 常出现扁藻培养周期与对虾幼体发育不同
步的情况 。 为此 , 近年来我们研究了高浓度氮
营养盐对保存大批量扁藻藻种的作用 , 现将试
验作一报道 。
材 料 和 方 法
.1 材料
亚心形扁藻 ( lP 。 ly ,二 o ,; a : : 。 b c o r d if o ,·。 : ; : )
由湛江水产学院提供 。 藻种经室内多次扩大培
养 , 取生长旺盛的藻液为本试验所月j材料 。
2
. 培养液
培养液配方 (见表 1 ) 根据文献 仁` 一 3 , 8 一 ’ 卜`的
研究结果而设计 。 所用海水均经砂滤 , 在黑暗
中储存后再用耐酸漏斗过滤 , 然后煮沸灭菌,
加入营养盐 。
3
. 试验方法
试验 I : 用了2 1一 10 0型分光光度计 ( _卜海
第二分析仪器厂 ) 测定不同细胞密度的藻液的
光密度 , 选用 2 厘米的比色槽和 67 8 微米的波
长进行测定 9[] 。 并用血 球 计 数 板 ( X B 一 K 一 25
朴 现在汕头经济特区经济发展局工作