CN104884475B - 藻酸的解聚 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过微波处理使藻酸解聚。

Description

藻酸的解聚
技术领域
本发明涉及藻酸解聚方法和通过该方法获得的解聚藻酸。
背景技术
藻酸盐和藻酸是适用于广泛分布在褐藻和某些微生物的细胞壁中的天然存在的亲水性多糖的总称。在为提取形式时，其快速吸水；其能够吸收自身重量的200-300倍的水。
藻酸盐用于多种药物制剂，诸如胃抗反流药物。藻酸盐还被用作牙科学、修补学、人体倒模(lifecasting)的印模制作材料并偶尔用于形成小规模浇铸的阳模。其也用于食品行业作为增稠剂和胶凝剂，以及作为膳食纤维。此外，藻酸盐还用于工业应用，诸如织物印花、焊条和纸张涂料。藻酸钙用于不同类型的医疗产品，包括促进愈合并且可在疼痛比常规敷料轻的情况下移除的烧伤敷料。另外，由于藻酸盐的生物相容性以及通过诸如钙的二价阳离子即可实现简单的胶凝化，其广泛用于细胞固定和封装。
对于许多以上用途，诸如胃抗反流药物和膳食纤维，需要低分子量的藻酸盐，因为期望最终产品具有低粘度，即使藻酸盐在以高浓度剂量提供时。
目前，生产方法基于中间体(即，藻酸)或成品(即，藻酸钠)的热解聚。[H.K.Holmea,K.Lindmoa,A.Kristiansena,O.Thermal depolymerizationofalginate in the solid state,Carbohydr.Polym.2003,54,431-438](H.K.Holmea、K.Lindmoa、A.Kristiansena、O.“固态藻酸盐的热解聚”，《碳水化合物聚合物》，2003年，第54卷，第431-438页)。
KR 20010100250描述了包括以下步骤的方法：将粉化的褐海藻和粉化的海带悬浮在水中，将其在室温下静置30分钟，之后用微波处理对该材料进行预处理。
US 2011/0028708描述了对水中的藻酸材料进行微波处理。
然而，仍需要精简、连续且符合成本效益的方法。
此外，常用于藻酸盐生产的海藻可在某些贮藏条件下或由于季节性而偶尔导致最终藻酸盐产品中的微生物计数较高。
本发明的目标
本发明的实施例的一个目标是提供精简且符合成本效益的最大程度减少机械或人工处理的方法。本发明的实施例的另一个目标是提供出于环境原因而在化学品用量较少的情况下解聚藻酸的方法。本发明的实施例的又一个目标是提供降低最终藻酸盐产品中的微生物计数的方法。本发明的实施例的再一个目标是提供还产生除菌解聚藻酸盐产品的方法。
发明内容
本发明人已发现：使用本文所公开的微波处理，得到了有效且快速的藻酸解聚方法。在一项实验中，在7分钟40秒的微波处理后，藻酸的重均分子量从270KDa降到43kDa。相比之下，在105℃下的传统烘箱中处理2小时产生了略高的重均分子量，即56kDa。
另外，微波处理不需要额外的处理，诸如添加化学品或储存中间体。相反，其提供执行连续方法的可能性。
此外，微波处理是杀灭藻酸原料中的微生物(如果存在的话)的有效方法。得自实验室实验的结果表明：对样品进行5分钟微波处理足以将总平板计数从104降到<100菌落形成单位(cfu)/g，以及对于嗜温性孢子而言从104降到<10cfu/g。中试规模结果表明：对样品进行不到3分钟的微波处理足以将总平板计数从104cfu/g降到<100cfu/g。
因此，在第一方面，本发明涉及藻酸解聚方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供藻酸作为用于步骤b的藻酸原料，其中藻酸原料具有0-4.4范围内的pH并且其中藻酸原料的干物质含量在5-100％w/w的范围内，以及
b)用微波照射处理所述藻酸原料以得到解聚的藻酸材料。
在再一个方面，本发明涉及可通过如本文所述的方法获得的解聚的藻酸材料。
具体实施方式
本文公开了藻酸解聚方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供藻酸作为用于步骤b的藻酸原料，其中藻酸原料具有0-4.4范围内的pH并且其中藻酸原料的干物质含量在5-100％w/w的范围内，以及
b)用微波照射处理所述藻酸原料以得到解聚的藻酸材料。
藻酸盐和藻酸是由作为单体构造嵌段的1-4连接的β-D-甘露糖醛酸和α-L-古罗糖醛酸(盐；甘露糖醛酸盐和古罗糖醛酸盐)构成的直链共聚物。单体可出现在连续的G残基(G嵌段)、连续的M残基(M嵌段)或交替的M和G残基(MG嵌段)的均聚嵌段中。甘露糖醛酸和古罗糖醛酸的pKa值分别为3.38和3.65，这限制了聚甘露糖醛酸和聚古罗糖醛酸在低pH下在水中的溶解性。具有交替的甘露糖醛酸和古罗糖醛酸残基(MG)的藻酸盐具有最高的酸溶解性。
在自然界中，藻酸盐主要限于海洋褐藻(Phaeophyta)，但类似于得自褐藻的藻酸盐的胞外聚合物材料也由土壤细菌诸如棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)和假单胞菌属(Pseudomonas)的多个种产生。藻酸盐作为丰度最高的多糖存在于褐藻中，其占干物质的多达40％，并占湿海藻重量的2-7％。其作为包含钠、钙、镁和其他多价阳离子的凝胶而位于细胞间质中。其主要功能是为藻类组织提供结构强度和柔韧性。
本发明的方法的原料优选地基于得自海藻的天然藻酸盐。然而，其也可以基于由棕色固氮菌和其他微生物产生的藻酸盐。
通常，藻酸盐的处理由多个步骤构成。在收获海藻并任选地进行干燥后的第一步骤可以是研磨和洗涤。之后，开始碱提法，并在多个不同的处理步骤后，产生纯的藻酸。藻酸充当不同藻酸盐和酯的原料。
从生物质中分离藻酸盐的一种方式是将pH降低到酸残基的pKa以下。随着pH降低，由羧酸结合的钙和其他阳离子变为与质子交换过的，并且聚合物将作为胶凝化或固体状态的藻酸凝聚物沉淀下来。在该纯化步骤中，阳离子和钙的含量在固体/胶凝化材料中已大大降低。分离的胶凝化/固体材料可通过用碱增大pH而溶解以形成例如藻酸钠，其随后可接受进一步的纯化步骤，例如过滤。最终的分离步骤可以按不同的方式进行。其中一种是将聚合物作为藻酸钙沉淀下来，然后进行酸洗涤以将水不溶性藻酸钙转化成藻酸。另一种方式是通过添加例如硫酸而使液体藻酸钠直接作为藻酸沉淀。在两种情况下，均可将所得的藻酸用作制备不同藻酸盐的原料，以及用于共价改性的丙二醇酯。在中和藻酸后，将藻酸盐干燥并研磨成所需的粒度。分离最终藻酸盐的再一种方式是在醇例如乙醇或异丙醇中沉淀液体藻酸钠，于是得到例如藻酸钠的胶凝化/固体状态。藻酸的钠、钾和铵盐可溶于水并形成粘性溶液。藻酸和藻酸钙不溶于水。
藻酸原料的说明
在本文所公开的方法中所用的原料包含藻酸。
在本发明的上下文中，术语“藻酸”意指组成性甘露糖醛酸和古罗糖醛酸完全质子化到以下限度：其中质子化程度为50％，即它们的pKa值。已测得藻酸盐的pKa值最高至4.4[A.Haug,Dissociation of alginic acid,Acta Chem.Scand.1961,15,950-952](A.Haug，“藻酸的解离”，《斯堪地纳维亚化学学报》，1961年，第15卷，第950-952页)。
如上所述，藻酸可通过将pH降低到酸残基的pKa以下而获得。这使得能够从聚合物中除去钙、镁、铁、钾和钠等阳离子。
在一个方面，藻酸是胶凝化或固体状态的藻酸凝聚物的形式。在再一个方面，藻酸是不溶性的。藻酸的不溶性可通过本领域技术人员已知的任何方法测量，例如如“A.Haug,B.Larsen The solubility ofalginate at low pH,Acta Chem.Scand.1963,17,1653-1662”(A.Haug、B.Larsen，“藻酸盐在低pH下的溶解性”，《斯堪地纳维亚化学学报》，1963年，第17卷，第1653-1662页)中所述。
在一个方面，藻酸原料为藻酸纤维的形式。
在本发明的方法中的藻酸原料应当含有足够的水分以防止材料在微波处理期间烤焦或燃烧。
在一个方面，藻酸原料的干物质含量在5-100％w/w的范围内，诸如5-90％w/w的范围内，诸如15-70％w/w的范围内，优选地25-45％w/w的范围内。
干物质含量可通过添加一种或多种溶剂而调节。在一个方面，藻酸原料包含在与一种或多种选自水、甲醇、乙醇和异丙醇的溶剂的混合物中的藻酸。在一个优选的方面，将藻酸与作为唯一溶剂的水混合。在一个优选的方面，藻酸原料包含在水中的藻酸。
藻酸原料中藻酸的浓度按干物质计优选地在7.5-100％w/w的范围内，诸如按干物质计在80-100％w/w的范围内，优选地按干物质计在90-100％w/w的范围内。藻酸盐浓度可以按本领域技术人员已知的多种方式测量，参见例如“H.S.Soedjak Colorimetricdetermination of carrageenans and other anionic hydrocolloids with MethyleneBlue,Anal.Chem.1994,66,4514-4518”(H.S.Soedjak，“用亚甲基蓝对角叉菜胶和其他阴离子水状胶体进行比色测定”，《分析化学》，1994年，第66卷，第4514-4518页)及其中提及的参考文献。
在一个方面，藻酸原料具有1,500,000–50,000Da的重均分子量。分子量可通过本文在“一般程序”下所述的方法测量。
在一个方面，藻酸原料具有0-4.4范围内的pH，诸如0-3.65的范围内，诸如0-3.5的范围内，诸如0.1-4.2的范围内，诸如0.2-3.65的范围内，诸如优选地0-2.5的范围内。在一个方面，pH可通过添加酸诸如硫酸而调节。通过在pH 0-4.4的pH范围内进行藻酸的微波处理，据发现，得到了糖苷键的更快裂解，这导致意味着更低能耗的更快解聚过程。
为了有利于解聚，可添加合适的试剂，即还原剂或氧化剂。[O.A.Haug,B.Larsen Degradation of Alginate in the Presence of Reducing Compounds,ActaChem.Scand.1963,17,2628-2637](O.A.Haug、B.Larsen，“在存在还原化合物的情况下藻酸盐的降解”，《斯堪地纳维亚化学学报》，1963年，第17卷，第2628-2637页)，[O.A.Haug,B.Larsen The Influence of Reducing Substances on the RateofDegradation ofAlginates,Acta Chem.Scand.1963,17,1473-1474](O.A.Haug、B.Larsen，“还原物质对藻酸盐降解速率的影响”，《斯堪地纳维亚化学学报》，1963年，第17卷，第1473-1474页)，[O.A.Haug,B.Larsen Kinetic Studies on theDegradation of Alginic Acid in the Presence ofIron Salts,ActaChem.Scand.1965,19,143-152](O.A.Haug、B.Larsen，“在存在铁盐的情况下对藻酸盐降解的动力学研究”，《斯堪地纳维亚化学学报》，1965年，第19卷，第143-152页)。因此，在一个方面，藻酸原料还可以包含还原剂和/或氧化剂，诸如选自氢醌、亚硫酸钠、间苯三酚、硫氢化钠、连二亚硫酸盐、半胱氨酸、巯基乙酸、苯肼、抗坏血酸、还原型二磷酸吡啶核苷酸(DPNH)与亚甲基蓝的组合、硫酸肼、二羟基马来酸、添加或不添加氯化铁(III)的过氧化氢。
微波处理
在本发明的上下文中，术语“解聚的藻酸材料”意指经过处理的所得藻酸材料具有例如如本文所述测得的比藻酸原料更低的重均分子量。
优选地，微波处理作为连续方法而进行。
在一个方面，可将藻酸原料在微波处理前沥干和/或压榨和/或干燥。
在一个方面，微波频率介于300MHz和300GHz之间，优选地300MHz至30GHz，优选地300MHz至3GHz。取决于用于最终应用的解聚藻酸材料的所需最终粘度，可以调节微波处理的时间或功率。
在一个方面，微波处理在大气压下进行。
在一个方面，解聚的藻酸材料具有300,000-2,000Da的重均分子量。
在一个方面，本文所述的方法提供无副产物或具有低百分比的副产物的解聚藻酸，并因此以高纯度得到解聚的藻酸。
微波处理之后的任选处理
在微波处理后，根据进一步的用途可将解聚的藻酸材料干燥和/或研磨和/或共混和/或装袋。
在一个方面，还将解聚的藻酸材料在微波处理后进一步中和以得到多种藻酸盐。中和可通过技术人员已知的多种方法进行。在一个方面，中和通过一种或多种选自(NH4)2CO3、Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、KHCO3、NH4HCO3、MgCO2、CaCO3、CaSO4和Na2SO4(诸如选自Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、KHCO3、NH4HCO3、MgCO2和CaCO3)的盐进行以得到中和、解聚的藻酸盐。
在又一个方面，使用环氧丙烷作为试剂将解聚的藻酸转化成藻酸丙二醇酯。
在又一个方面，还将中和、解聚的藻酸材料干燥和/或研磨和/或共混和/或装袋。
在又一个方面，将中和、解聚的藻酸材料与其他盐诸如磷酸盐、柠檬酸盐、碳酸盐和钙盐共混以用于食品或药品应用。
在下文描述了另外的实施例：
实施例1。一种藻酸解聚方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供藻酸作为用于步骤b的原料，以及
b)用微波照射处理所述藻酸原料以得到解聚的藻酸材料。
实施例2。一种藻酸解聚方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供藻酸作为用于步骤b的原料，其中藻酸原料具有0-4.4范围内的pH并且其中藻酸原料的干物质含量在5-100％w/w的范围内，以及
b)用微波照射处理所述藻酸原料以得到解聚的藻酸材料。
实施例3。根据实施例1-2中任一个的方法，其中藻酸为不溶形式。
实施例4。根据实施例1-3中任一个的方法，其中微波频率介于300MHz和300GHz之间，诸如300MHz至30GHz，优选地300MHz至3GHz。
实施例5。根据前述实施例中任一个的方法，其中藻酸原料中藻酸的浓度按干物质计在7.5-100％w/w的范围内，诸如按干物质计在80-100％w/w的范围内，优选地按干物质计在90-100％w/w的范围内。
实施例6。根据前述实施例中任一个的方法，其中藻酸原料具有0-4.4范围内的pH，诸如0-3.5的范围内，诸如0.1-4.2的范围内，诸如0.2-3.65的范围内，诸如优选地0-2.5的范围内。
实施例7。根据前述实施例中任一个的方法，其中藻酸原料的干物质含量在5-100％w/w的范围内，诸如5-90％w/w的范围内，诸如15-70％w/w的范围内，优选地25-45％w/w的范围内。
实施例8。根据前述实施例中任一个的方法，其中藻酸原料具有1,500,000–50,000Da的重均分子量。
实施例9。根据前述实施例中任一个的方法，其中藻酸原料包含在与一种或多种选自水、甲醇、乙醇和异丙醇的溶剂的混合物中的藻酸。
实施例10。根据前述实施例中任一个的方法，其中藻酸原料包含在水中的藻酸。
实施例11。根据前述实施例中任一个的方法，其中藻酸原料还包含还原剂和/或氧化剂，诸如选自氢醌、亚硫酸钠、间苯三酚、硫氢化钠、连二亚硫酸盐、半胱氨酸、巯基乙酸、苯肼、抗坏血酸、还原型二磷酸吡啶核苷酸(DPNH)与亚甲基蓝的组合、硫酸肼、二羟基马来酸、添加或不添加氯化铁(III)的过氧化氢。
实施例12。根据前述实施例中任一个的方法，其中解聚的藻酸材料具有低于5000cfu/g，优选地低于1000cfu/g的总平板计数。
实施例13。根据前述实施例中任一个的方法，其中将藻酸原料在微波处理前沥干和/或压榨和/或干燥。
实施例14。根据前述实施例中任一个的方法，其中解聚的藻酸材料具有300,000-2,000Da的重均分子量。
实施例15。根据前述实施例中任一个的方法，其中还将解聚的藻酸材料干燥和/或研磨和/或共混和/或装袋。
实施例16。根据前述实施例中任一个的方法，其中还将解聚的藻酸材料在微波处理后进一步中和以得到多种藻酸盐。
实施例17。根据前述实施例中任一个的方法，其中中和通过一种或多种选自(NH4)2CO3、Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、KHCO3、NH4HCO3、MgCO2、CaCO3、CaSO4和Na2SO4(诸如选自Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、KHCO3、NH4HCO3、MgCO2和CaCO3)的盐进行以得到中和、解聚的藻酸盐。
实施例18。根据前述实施例中任一个的方法，其中使用环氧丙烷将解聚的藻酸转化成藻酸丙二醇酯。
实施例19。根据前述实施例中任一个的方法，其中还将中和、解聚的藻酸材料干燥和/或研磨和/或共混和/或装袋。
实施例20。根据前述实施例中任一个的方法，其中将中和、解聚的藻酸材料与其他盐诸如磷酸盐、柠檬酸盐、碳酸盐和钙盐共混以用于食品或药品应用。
实施例21。根据前述实施例中任一个的方法，其中藻酸原料为藻酸纤维的形式。
实施例22。一种解聚的藻酸材料，可通过根据实施例1-21中任一个的方法获得。
一般程序
粘度的测量
藻酸的粘度通过将藻酸悬浮在同心圆筒(杯和锤)内的水中使用测量系统CC 27/T200/SS进行测量。在添加几滴通用指示剂后，悬浮液变为深粉色。缓慢添加碳酸钠，直到颜色变为青黄色。此时，藻酸完全溶解。然后使用流变仪(安东帕公司(Anton Paar)，PhysicaMCR301)在20℃下以0.33s-1的剪切速率测量粘度。
M:G比
如文献中所述(H.Grasdalen,B.Larsen,O.A Proton MagneticResonance Study of the Sequence of Uronate Residues in AlginateCarbohydr.Res.1979,68,23-31)(H.Grasdalen、B.Larsen、O.“藻酸盐中糖醛酸残基的序列的质子磁共振研究”，《碳水化合物研究》，1979年，第68卷，第23-31页)使用具有5mm宽带观察探头的Bruker Avance III600MHz光谱仪测定藻酸盐样品的M/G比。
重均分子量的测量
藻酸盐的重均分子量可通过以下方式测定：将藻酸盐溶于运行缓冲液，并通过配备多角度光散射检测器(DAWN EOS，怀雅特技术公司(Wyatt Technology Corporation))、折射率检测器(Optilab rEX，怀雅特技术公司)以及GPC柱诸如PSS SUPREMA-LUX和PSS SUPREMA-LUX的凝胶渗透色谱进行分析。
通过以下方式制备具有200ppm N3 -的0.05M LiNO3缓冲液：将17.23g LiNO3(分析用)和1.56g NaN3溶于5.00L密理博(Millipore)水。将洗脱液通过0.22μm过滤器过滤。
将1-2mg/mL样品在搅拌下溶于运行缓冲液，并将样品通过0.45μm过滤器(得自沃特世公司(Waters)的13mm GHP 0.45μm Minispike)过滤。正常运行条件为：流量＝0.8mL/min，进样量＝100μL，柱温＝40℃，检测器温度＝30℃。
干物质含量
通过以下方式测定藻酸盐的干物质含量：蒸发掉在105℃下加热的样品中所含的水后，对干残渣称重。
将玻璃容器在105℃的烘箱中干燥1小时，然后在干燥器中冷却1小时后再行使用。之后，将2±0.001g藻酸盐置于容器中，再将敞开的玻璃容器置于105℃的烘箱中4小时。在干燥器中冷却20分钟后，对干残渣称重。
干物质含量计算如下：
％含水量＝100–干物质
P1＝玻璃容器的皮重(g)
P2＝玻璃容器的皮重+藻酸钠(g)
P3＝皮重+干残渣(g)
M＝P2-P1，藻酸钠重量(g)
微生物学分析
将微波处理前后的藻酸样品根据3M Petrifilm Aerobic Count Plates,Interpretation Guide,Reminders forUse and Sample Preparation.
Nordval Certificate No.012.NMKL Method 146.1993(Ref.3)(3M Petrifilm好氧菌计数板，说明指南，使用和样品制备提醒，Nordval证书No.012，NMKL方法146.1993，参考3)进行总好氧微生物计数分析。
根据American Public Health Association for Food and Drug(APHA),2001,4th version,22.512(美国食品药品公共卫生协会(APHA)，2001年，第4版，22.512)分析嗜温性好氧菌孢子。
实验
实例1
取自工业生产的藻酸纤维原料(干物质：32％，pH：1.7)，将160g藻酸置于800mL玻璃烧杯中，然后用800瓦特的功率(伊莱克斯公司(Electolux))进行7分钟40秒的微波处理。
或者，将130g藻酸置于40℃的烘箱中66小时，添加或不添加582μL35％(w/v)的H2O2溶液。
或者，将150g藻酸置于105℃的烘箱中2小时。
在不同系列的试验中，将200g藻酸与17.6g Na2CO3在食品加工机(克鲁伯斯公司(KRUPS))中共混。将样品在烘箱中在40℃下干燥16小时。之后，将样品研磨(Retsch ZM200)并通过200μm筛网过筛。
从该藻酸钠中，取13g置于105℃的烘箱中保持7小时30分钟。在最终实验中，将110μL 35％(w/v)H2O2溶液加入8.75g藻酸钠。将该混合物置于105℃的烘箱中保持7小时30分钟。
通过配备多角度光散射检测器和折射率检测器(怀雅特技术公司)的凝胶渗透色谱测定了重均分子量。将1-2mg/mL样品溶于由密理博水与具有200ppm NaN3的0.05M LiNO3组成的缓冲液。在测量前，将溶液通过0.45μm过滤器过滤。
正常运行条件为：流量＝0.8mL/min，进样量＝100μL，柱温＝40℃，检测器温度＝30℃，dn/dc(mL/g)0.154。使用得自怀雅特技术公司的Astra 5软件进行计算。
样品和处理 Mw/kD
藻酸钠，未处理 270
藻酸，微波处理，7分钟40秒 43
藻酸，烘箱处理40℃，66小时 47
藻酸，烘箱处理40℃，添加有H2O2，66小时 42
藻酸，烘箱处理105℃，2小时 56
藻酸钠，烘箱处理105℃，7小时30分钟 140
藻酸钠，烘箱处理105℃，添加有H2O2，7小时30分钟 130
表1：在不同条件下处理的藻酸盐的分子量。
实例2
对具有如下表2所述的特性的两种不同的藻酸原料进行了通过850W(伊莱克斯公司)微波处理引起的解聚。
表2：选择用于微波引起的解聚的藻酸原料。测量了初始1％藻酸钠粘度。
表3：藻酸(高M和高G)的微波处理。记录了高M藻酸的干物质含量的发展。
对微波炉处理的持续时间进行限制，因为水分从藻酸中蒸发。然而，所需的处理似乎正好短到足以避免产品完全变干和燃烧。从500–1500mPa·s的1％粘度降低到2000mPa·s的10％粘度将需要10-13分钟的850–900瓦微波处理。对于所需解聚时间的计算，应用了半时间。先决条件是测量藻酸原料的1％藻酸钠粘度并将其转化成10％藻酸钠粘度。藻酸的半时间为52秒。
实例3
实验室实验
将基于北方海带(Laminaria hyperborea)的藻酸样品(pH 2.0，干物质含量24.5％w/w)用于下文。在丹麦巴布安特的杜邦食品保护实验室(DuPont Food Protectionlaboratories in Brabrand,Denmark)产生了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)的培养物。
从藻酸材料中，取3个150g的样品转移到塑料壶。分别将10mL枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌培养物各自加入壶中，并通过使用汤匙搅拌30秒而混合均匀。将三个样品中的两个在Electrolux 850W型微波炉中处理，如下表4中所示。
微波中的处理
表4：实验概览(微波中的处理时间)。
中试试验
除了实验台试验外，还以中试规模进行了挑战性试验。将一批受微生物污染的藻酸在得自贝尔坦科技公司(Bertin Technology)的“Thermo-star”型微波管中处理。总平板计数分析表明批料所含的水平为3·104cfu/g湿藻酸。试验的目的是确定温度和时间对藻酸微生物学质量的作用。
中试规模的微波处理
表5：受微生物污染的藻酸在中试微波管中的处理。
微生物学分析
将微波处理前后的藻酸样品根据3M Petrifilm Aerobic Count Plates,Interpretation Guide,Reminders forUse and Sample Preparation.
Nordval Certificate No.012.NMKL Method 146.1993(3M Petrifilm好氧菌计数板，说明指南，使用和样品制备提醒，Nordval证书No.012，NMKL方法146.1993)进行总好氧微生物计数分析。
根据American Public Health Association for Food and Drug(APHA),2001,4th version,22.512(美国食品药品公共卫生协会(APHA)，2001年，第4版，22.512)分析嗜温性好氧菌孢子。
结果
实验室实验
总平板计数
表6中所示的结果显示了微波处理对总平板计数的作用。壶1(参照)的结果指示出第1部分和第2部分高于6·104cfu/g和12·104cfu/g的高水平。在850W下进行5分钟的微波处理后，两个部分中的平板计数降低到<100cfu/g，即两个数量级的降低。在10分钟的微波处理后，未观察到进一步的降低，从而表明5分钟的微波处理即已足够。
表6：具有和不具有微波处理的总平板计数结果。
嗜温性孢子
表7具体地展示了嗜温性孢子的相应结果。观察到了类似于表6的趋势，即，在5分钟的微波处理后，嗜温性孢子降低了两至三个数量级达到<10cfu/g。同样，10分钟的微波处理未记录到进一步的有益效果。
表7：具有和不具有微波处理的嗜温性孢子计数结果。
中试规模试验
总平板计数
表8：微波处理前后的总平板计数结果。
表8中所示的结果显示了中试规模的微波处理对总平板计数的作用。总平板计数从104cfu/g降至<102cfu/g。关于藻酸盐的微生物学质量的规范规定<1,000cfu/g，因此可对受微生物污染的批料进行微波处理以符合规范。
本文中引述的所有专利、专利申请和公开的参考资料均据此全文以引用方式并入。已通过参考本文所示的公开案的优选实施例具体地示出和描述了本文所示的公开案，本领域的技术人员将理解的是，可在不脱离本公开案所涵盖的范围的情况下在本文中进行形式和细节上的各种更改。

Claims (14)

1.一种藻酸解聚方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供藻酸作为用于步骤b的原料，其中所述原料具有0-4.4范围内的pH和15-70% w/w的干物质含量，其中所述原料中藻酸的浓度按干物质计在80-100% w/w的范围内，以及
b)用微波照射处理所述原料以得到解聚的藻酸材料，其中所述微波频率介于300MHz和300GHz之间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述原料中藻酸的浓度按干物质计在90-100% w/w的范围内。
3.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述原料具有0-3.5范围内的pH。
4.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中提供作为用于步骤b的原料的所述藻酸具有1,500,000 – 50,000Da的重均分子量。
5.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述原料包含在与一种或多种选自水、甲醇、乙醇和异丙醇的溶剂的混合物中的藻酸。
6.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述原料包含在水中的藻酸。
7.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述原料还包含还原剂和/或氧化剂。
8.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中将所述原料在所述微波处理前沥干和/或压榨和/或干燥。
9.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述解聚的藻酸材料具有300,000-2,000Da的重均分子量。
10.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中还将所述解聚的藻酸材料在所述微波处理后进一步中和以得到各种各样的藻酸盐。
11.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中使用环氧丙烷将所述解聚的藻酸转化成藻酸丙二醇酯。
12.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中提供作为用于步骤b的原料的所述藻酸为藻酸纤维的形式。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述微波频率为300MHz至30GHz。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述微波频率为300MHz至3GHz。
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