CN105504099A - 一种低硫酸根含量琼脂的制备方法 - Google Patents

一种低硫酸根含量琼脂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，包括以下步骤：步骤一、碱处理：向琼脂中加入NaOH溶液，于50～90℃条件下水浴2～10h，再用水清洗至中性；步骤二、阳离子交换树脂处理：加水使其溶解，再向胶液中加阳离子交换树脂，于50～80℃条件下反应5～60min，反应结束后用尼龙布过滤去除树脂，得到琼胶溶液；步骤三、EDTA-Na2处理：向步骤二所提的琼胶溶液中加入浓度为5～7g/L的EDTA-Na2溶液，调节pH为8～10，于50～70℃条件下反应1～4h；步骤四、洗涤干燥：反应结束后，待胶液凝固，于冰箱内冷冻，再经温水浴解冻、洗涤、烘干和粉碎得到低硫酸根含量的琼脂产品。采用本发明后，与传统方法相比，原料成本低，所提琼脂产品中的硫酸根含量低，且不需要复杂的设备，操作简便。

Description

一种低硫酸根含量琼脂的制备方法
技术领域
本发明涉及化学试剂的技术领域，尤其涉及一种低硫酸根含量琼脂的制备方法。
背景技术
琼脂(Agar)是从红藻中提取出来的一种多糖，包含琼脂糖和琼胶酯两种成分，其中琼脂糖是由1,3联结的β-D-半乳糖和1,4联结的3,6-内醚-ɑ-L-半乳糖交替结合的中性多糖，分子式为[C12H14O5(OH)4]n。琼脂糖加热溶解后分子呈随机线团状分布，当温度降低时糖分子上的羟基通过氢键作用相连接，形成孔状结构，使其具有凝胶的性质。琼胶酯的结构较复杂，主要包括β-D-半乳糖、α-3,6-内醚-L-半乳糖酐、半乳糖醛酸及丙酮酸、硫酸基、甲基等各种取代基；因其没有凝胶能力，为商业琼胶提取中力图去除的部分。
近几十年来，琼脂的应用领域越来越广泛：在食品领域作为胶凝剂、稳定剂、增稠剂等，赋予食品以黏滑而富有弹韧性的口感，从而改善食品的品质，提高食品的档次；在生物领域常作为微生物培养的基质；同时，广泛用于病理鉴定、生化凝胶电泳和层析领域。虽然对琼胶介质的研究及其应用很早就有报道，但国内硫酸根和灰分含量都很低的高品质琼胶产品一直没有实现产业化。这与琼脂制备的原料、制备方法和工艺条件密切相关。如：Kamalesh等在不同时间，从印度的东南海岸和西海岸收集了九种不同种类红藻，从中提取出17中琼脂产品，其硫酸根含量、流变学性质和热稳定性等都具有明显差异；陈申如分别用EDTA-Na2、硫酸铵和聚乙二醇等方法处理了条状江蓠琼胶，因工艺不同，所获得产品的产率、白度和结晶紫电泳均呈现不同结果；采用EDTA-Na2法处理条状江蓠、粉末状江蓠和条状紫菜琼胶，因琼胶原料不同，制备的产品中硫酸根含量、结晶紫电泳和灰分含量也具有不同程度的差异。
随着工业的快速发展，对高品质琼胶的需求不断增加，但多年来国内研究机构和企业几乎全部使用进口琼脂作为应用材料。因此，寻求价廉物美的国产低硫酸根含量的琼脂产品代替价格昂贵的进口产品，具有实际意义。
目前，国内对降低琼胶中硫酸根含量的研究主要集中在改善EDTA-Na2法和碱法等提取方法的工艺条件上，以制备低硫酸根含量的琼胶。EDTA-Na2通过螯合与硫琼脂中酸性基团结合的金属离子，使硫琼脂转化成水溶性分子，最终经水洗而去除硫酸根；在碱处理过程中，琼脂半乳糖中的6-硫酸基-L-半乳糖C6位上的硫酸基会脱离，与C3位上的O形成3,6-内醚环，进而形成3,6-内醚-L-半乳糖，达到了脱除琼脂中硫酸根的目的。此外，还有学者应用阳离交换子树脂处理琼脂，通过其中的H+、NH4 +与琼胶溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子发生离子交换吸附作用，用于去除琼脂中金属离子含量。但由于江蓠琼脂中硫酸根存在形式不清楚，目前尚难以将江蓠琼脂的硫酸根降低到与国外相同的水平。
有鉴于此，本发明人研究和设计了一种低硫酸根含量琼脂的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，通过采用阳离子交换树脂与传统碱处理及EDTA-Na2法联合分步处理琼脂，以制备低硫酸根含量的琼脂产品。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题的技术方案是：
一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、碱处理：向琼脂中加入质量分数为2％～7％的NaOH溶液，加入量为每克琼脂中加入10～50mlNaOH溶液，于50～90℃条件下水浴2～10h，再用水清洗至中性；
步骤二、阳离子交换树脂处理：向步骤一所提的琼脂中加水使其溶解，再向胶液中加阳离子交换树脂，加入量为每克胶液加入树脂1～5克，于50～80℃条件下反应5～60min，反应结束后用尼龙布过滤去除树脂，得到琼胶溶液；
步骤三、EDTA-Na2处理：向步骤二所提的琼胶溶液中加入浓度为5～7g/L的EDTA-Na2溶液，加入量为每克琼胶溶液加入EDTA-Na2溶液15～25ml，调节pH为8～10，于50～70℃条件下反应1～4h；
步骤四、洗涤干燥：反应结束后，待胶液凝固，于冰箱内冷冻，再经温水浴解冻、洗涤、烘干和粉碎得到低硫酸根含量的琼脂产品；
步骤五、测定硫酸根含量：采用ICS-2100型离子色谱仪、DIONEXIonPacAS19阴离子分离柱及DIONEXIonPacAG19阴离子保护柱，测定琼脂中硫酸根的含量；具体色谱检测条件为：抑制器电流为50mA；流速为1.0mL/min，柱温30℃，进样体积25μL；洗脱条件为20mmol/LKOH溶液等度洗脱；以保留时间为依据进行定性分析，根据峰面积进行定量分析。
作为实施例的优选方式，所述步骤一中，NaOH溶液的质量分数为4％，加入量为每克琼脂中加入25mlNaOH溶液，于60℃条件下水浴10h。
作为实施例的优选方式，所述步骤二中，树脂的加入量为每克胶液加入树脂3克，于60℃条件下反应60min。
作为实施例的优选方式，所述步骤三中，EDTA-Na2溶液的浓度为6.5g/L，加入量为每克琼胶溶液加入EDTA-Na2溶液15ml，于60℃条件下反应2h。
本发明采用上述技术方案，即琼脂中加入NaOH溶液，在一定条件下反应后洗至中性，再用蒸馏水溶解琼脂，调整温度后加入一定量阳离子交换树脂，进行反应，待反应结束，过滤去除树脂，向胶液中加入EDTA-Na2溶液，调节pH和温度进行反应，最后经冻融、洗涤、干燥和粉碎工艺得到低硫酸根含量的琼脂产品，所提琼脂产品中的硫酸根含量低，且不需要复杂的设备，操作简便。
具体实施方式
本发明实施例中的方法为碱、阳离子交换树脂和EDTA-Na2三种方法分步联合处理，以提取低硫酸根琼脂产品的通用方法。
硫酸根含量的测定：采用ICS-2100型离子色谱仪(Chromeleon7.1色谱工作站)及DIONEXIonPacAS19(4mm×250mm)阴离子分离柱，DIONEXIonPacAG19(4mm×50mm)阴离子保护柱，测定琼脂中硫酸根的含量，具体色谱检测条件为：(1)抑制器电流为50mA(DIONEXASRS4-mm阴离子抑制器，再生抑制模式)；(2)流速为1.0mL/min，柱温30℃，进样体积25μL；(3)洗脱条件为20mmol/LKOH溶液等度洗脱。以保留时间为依据进行定性分析，根据峰面积进行定量分析。
实施例1：
一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、10g琼脂粉中加入4％的NaOH溶液250mL。
步骤二、分别于60℃、80℃条件下水浴10h。
步骤三、水洗至中性，于55℃条件下烘至恒重并粉碎。
本实施例中，提取琼脂中硫酸根含量分别为0.40％，0.44％，与原料琼脂(0.5％)相比分别降低了20％和12％。
实施例2：
一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、15g琼脂粉中加入6.5g/L的EDTA-Na2溶液250mL，调节pH至9，于60℃条件下反应4h。
步骤二、水洗后于55℃条件下烘至恒重并粉碎。
本实施例中，提取的琼脂中硫酸根含量为0.25％，与原料琼脂(0.5％)相比降低了50％。
实施例3：
一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、7g琼脂粉中加入250mL蒸馏水溶解，于60℃下保温。
步骤二、向步骤一所提的胶液中加入EDTA-Na2溶液100mL，调节pH至9，于60℃条件下反应2h。
步骤三、反应结束后，待胶液凝固，于冰箱内冷冻，再经温水浴解冻、洗涤、烘干并粉碎得到琼脂产品。
本实施例中，提取的琼脂中硫酸根含量为0.35％，与原料琼脂(0.5％)相比降低了30％。
实施例4：
一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、阳离子交换树脂处理：10g琼脂粉中加入500mL蒸馏水溶解，于60℃下保温，再向胶液中加入40gD001树脂，恒温反应1h，过滤去除树脂。
步骤二、EDTA-Na2处理：向步骤一所提的胶液中加入6.5g/L的EDTA-Na2溶液210mL，调节pH至9，于60℃条件下反应2h。
步骤三、洗涤干燥：反应结束后，待胶液凝固，于冰箱内冷冻，再经温水浴解冻、洗涤、烘干并粉碎得到琼脂产品。
本实施例中，提取的琼脂中硫酸根含量为0.22％，与原料琼脂相比降低了56％。
实施例5：
一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、碱处理：10g琼脂粉中加入4％的NaOH溶液250mL，于60℃条件下水浴10h，再用水清洗至中性。
步骤二、EDTA-Na2处理：向步骤一所提的琼脂中加入6.5g/L的EDTA-Na2溶液200mL，调节pH至9，于60℃条件下反应4h。
步骤三、洗涤干燥：水洗后于55℃条件下烘至恒重并粉碎。
本实施例中，提取琼脂中硫酸根含量为0.21％，与原料琼脂相比降低了58％。
实施例6：
一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、碱处理：10g琼脂粉中加入4％的NaOH溶液250mL，于60℃条件下水浴8h，再用水清洗至中性。
步骤二、阳离子交换树脂处理：在步骤一所提的琼脂中加入350mL蒸馏水溶解，并于60℃下保温，再向胶液中加入30gD001树脂，恒温反应1h，过滤去除树脂。
步骤三、EDTA-Na2处理：向步骤二所提的胶液中加入6.5g/L的EDTA-Na2溶液150mL，调节pH至9，于60℃条件下反应2h。
步骤四、洗涤干燥：反应结束后，待胶液凝固，于冰箱内冷冻，再经温水浴解冻、洗涤、烘干并粉碎得到琼脂产品。
本实施例中，提取琼脂中硫酸根含量为0.12％，与原料琼脂相比降低了76％。
实施例7：
一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、碱处理：10g琼脂粉中加入2％的NaOH溶液100mL，于50℃水浴2h，再用水清洗至中性。
步骤二、阳离子交换树脂处理：在步骤一所提的琼脂中加入350mL蒸馏水溶解，并于50℃下保温，再向胶液中加入10gD001树脂，恒温反应5min，过滤去除树脂。
步骤三、EDTA-Na2处理：向步骤二所提的胶液中加入5g/L的EDTA-Na2溶液200mL，调节pH至8，于50℃条件下反应1h。
步骤四、洗涤干燥：反应结束后，待胶液凝固，于冰箱内冷冻，再经温水浴解冻、洗涤、烘干并粉碎得到琼脂产品。
本实施例中，提取琼脂中硫酸根含量为0.15％，与原料琼脂相比降低了70％。
实施例8：
一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、碱处理：10g琼脂粉中加入2％的NaOH溶液500mL，于90℃水浴10h，再用水清洗至中性。
步骤二、阳离子交换树脂处理：在步骤一所提的琼脂中加入350mL蒸馏水溶解，并于80℃下保温，再向胶液中加入50gD001树脂，恒温反应60min，过滤去除树脂。
步骤三、EDTA-Na2处理：向步骤二所提的胶液中加入7g/L的EDTA-Na2溶液250mL，调节pH至10，于70℃条件下反应4h。
步骤四、洗涤干燥：反应结束后，待胶液凝固，于冰箱内冷冻，再经温水浴解冻、洗涤、烘干并粉碎得到琼脂产品。
本实施例中，提取琼脂中硫酸根含量为0.17％，与原料琼脂相比降低了66％。
本发明采用上述方法后，与传统方法相比，原料成本低，且降低硫酸根含量的效果好。以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依次限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (4)

1.一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、碱处理：向琼脂中加入质量分数为2％～7％的NaOH溶液，加入量为每克琼脂中加入10～50mlNaOH溶液，于50～90℃条件下水浴2～10h，再用水清洗至中性；
步骤二、阳离子交换树脂处理：向步骤一所提的琼脂中加水使其溶解，再向胶液中加阳离子交换树脂，加入量为每克胶液加入树脂1～5克，于50～80℃条件下反应5～60min，反应结束后用尼龙布过滤去除树脂，得到琼胶溶液；
步骤三、EDTA-Na2处理：向步骤二所提的琼胶溶液中加入浓度为5～7g/L的EDTA-Na2溶液，加入量为每克琼胶溶液加入EDTA-Na2溶液15～25ml，调节pH为8～10，于50～70℃条件下反应1～4h；
步骤四、洗涤干燥：反应结束后，待胶液凝固，于冰箱内冷冻，再经温水浴解冻、洗涤、烘干和粉碎得到低硫酸根含量的琼脂产品；
步骤五、测定硫酸根含量：采用ICS-2100型离子色谱仪、DIONEXIonPacAS19阴离子分离柱及DIONEXIonPacAG19阴离子保护柱，测定琼脂中硫酸根的含量；具体色谱检测条件为：抑制器电流为50mA；流速为1.0mL/min，柱温30℃，进样体积25μL；洗脱条件为20mmol/LKOH溶液等度洗脱；以保留时间为依据进行定性分析，根据峰面积进行定量分析。
2.如权利要求1所述的一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，NaOH溶液的质量分数为4％，加入量为每克琼脂中加入25mlNaOH溶液，于60℃条件下水浴10h。
3.如权利要求1所述的一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，树脂的加入量为每克胶液加入树脂3克，于60℃条件下反应60min。
4.如权利要求1所述的一种低硫酸根含量琼脂的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，EDTA-Na2溶液的浓度为6.5g/L，加入量为每克琼胶溶液加入EDTA-Na2溶液15ml，于60℃条件下反应2h。
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