CN113061196A - 一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋生物提取技术领域，本发明公开了一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法。具体包括以下步骤：第一步，高压均质海带预处理；第二步，消化处理；第三步，钙凝处理；第四步，离子置换；第五步，脱水，冷冻干燥，提纯海藻酸钠。本发明公开的制备方法不仅提高了海藻酸钠的纯度与产率，优化了工艺流程，也有助于降低生产成本，同时大大降低了提取海藻酸钠带来的环境污染。

Description

一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法

技术领域

本发明涉及海洋生物提取技术领域，尤其涉及一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法。

背景技术

海藻酸钠又称褐藻酸钠，是一类从褐藻类(海带)的细胞壁中提取出来的线性酸性多糖，主要由两种单体，β-D-甘露糖醛酸和α-L-古罗糖醛酸组成。海藻酸钠具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性，海藻酸钠已经在食品工业和医药领域得到了广泛应用。

在海藻酸钠的前处理过程中，传统工艺采用酸提法与醛提法，容易导致海藻酸钠降解严重，粘度降低，还会造成严重的环境污染。近年来，又逐渐发展了用酶解和超声波来代替传统的前处理过程，但“海藻酸钠的提取与功能化改性研究进展”黄攀丽等、“超声-复合酶解法提取海带中海藻酸钠的工艺优化”金依静等、“海藻多糖的提取、分离纯化及其在食品工业的应用研究”杨莉等指出酶解反应对反应要求高，温度控制不当，容易引起酶的变形失活，而使用超声波耗时较长、成本较大。

目前，在通过海带制备海藻酸钠过程中需要经过前处理、消化、过滤、钙化、脱钙、干燥等步骤，其中，前处理以及消化过程尤为关键。前处理影响整个提取效率；消化过程一般需要3至4小时，反应时间长，严重影响了整个工艺的进度，降低了生产效率。

因此，如何提供一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，提高海藻酸钠的纯度及生产效率，优化工艺流程，对环境友好，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，本发明采用高压均质对海带粉末进行多次超微细化，通过加入EDTA减小消化反应的时间，解决了海藻酸钠提取效率低，生产效率低的问题，克服了传统海带中提取海藻酸钠方法中存在的缺点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，具体制备步骤如下：

1)清洗晾干的海带，用粉碎机粉碎成海带粉末备用，加入蒸馏水浸泡，将得到的粉末海带液进行高压均质超微细化；

2)在粉末海带液中加入碳酸钠溶液、EDTA，进行消化反应，将反应得到糊状粘稠液体，离心过滤，取上层清液；

3)调节上层清液的pH值，加入氯化钙溶液，静置后过滤，滤渣洗涤至无氯化钙残留；

4)在滤渣中加入氯化钠溶液，静置，过滤取滤渣；

5)在步骤4)得到滤渣中加入无水乙醇，静置，抽滤，冷冻干燥，粉碎，即得到海藻酸钠成品。

优选的，步骤2)中碳酸钠溶液的质量浓度为1～4％，EDTA的质量浓度为10～30％；

优选的，步骤3)中氯化钙溶液的质量浓度为5～20％，

优选的，步骤4)中氯化钠溶液的质量浓度为10～20％。

优选的，粉末海带液与添加的碳酸钠溶液、EDTA、氯化钙溶液、氯化钠溶液、无水乙醇的体积比依次为100:10～30:1.2～3.8:2.5～10:2.5～10:25～75。

优选的，步骤1)中海带粉末的粒径为50～200目，干海带与蒸馏水的质量比为1：80～120。

优选的，步骤1)中浸泡时间为1～2h，浸泡温度为室温。

优选的，步骤1)中高压均质的压强为60～140MPa，高压均质次数为3～5次，每次高压均质时间为1～2h。

优选的，步骤2)中消化反应的温度为40～60℃，消化反应的时间为1～2h。

优选的，步骤3)中调节上层清液的pH值为6～8。

优选的，步骤4)中静置温度为40～60℃，静置至块状凝胶全部转化为絮状凝胶后进行过滤。

优选的，步骤5)中冷冻干燥的温度为-40～-60℃。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明提供在钙凝-离子交换法的工艺基础上，采用高压均质进行前处理，可以使悬浊液状态的物料在超高压下产生强烈的剪切、撞击和空穴作用，使物料发生物理、化学、结构性质等一系列变化得到超微细化，最终达到均质的效果，提高了海藻酸钠产量。

2)消化阶段加入一定量的EDTA，可以节省消化步骤所需时间，提升率工艺进度，提高了生产效率。

3)减少工艺流程中酸和碱的用量，大大降低了对环境的污染，更加绿色环保，也有助于生产成本的降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为100目海带粉末未经高压均质后残渣微观结构。

图2附图为100目海带粉末经高压均质后残渣微观结构；

具体实施方式

本发明提供了一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，包括以下步骤：

1)将干海带粉碎，浸泡，将得到的粉末海带液进行高压均质超微细化；

2)在粉末海带液中加入碳酸钠溶液、EDTA，进行消化反应，将反应得到糊状粘稠液体，离心过滤，取上层清液；

3)调节上层清液的pH值，加入氯化钙溶液，静置后过滤，滤渣洗涤至无氯化钙残留；

4)在滤渣中加入氯化钠溶液，静置，过滤取滤渣；

5)在步骤4)得到滤渣中加入无水乙醇，静置，抽滤，冷冻干燥，粉碎，即得到海藻酸钠成品。

在本发明中，粉末海带液与添加的碳酸钠溶液、EDTA、氯化钙溶液、氯化钠溶液、无水乙醇的体积比依次为100:10～30:1.2～3.8:2.5～10:2.5～10:25～75，进一步优选为100:12～28:2～3:8～10:8～10:40～60，再一步优选为100:15:2.5:10:10:50。

在本发明步骤1)中，海带粉末的粒径为50～200目，优选为80～120目，进一步优选为100目；

添加的蒸馏水与干海带的质量比为1：80～120，优选为1：100；

浸泡时间为1～2h，优选的浸泡时间为1h；

浸泡温度优选为室温；

高压均质的压强为60～140MPa，优选为70～100MPa，进一步优选为80MPa；

每次高压均质0.5h/L，高压均质次数为3～5次，优选的，高压均质次数为4次。

在本发明步骤2)中，消化反应的温度为40～60℃，优选为50～60℃，进一步优选为55℃；

碳酸钠溶液的质量浓度为1～4％，优选为2～3％，进一步优选为2％；EDTA的质量浓度为10～30％，优选为20％；

消化反应的时间为1～2h，优选为2h。

在本发明步骤3)中，上层清液的pH值为6～8，优选为6～7，进一步优选为6；

氯化钙溶液的质量浓度为5～20％，优选为8～15％，进一步优选为10％。

在本发明步骤4)中，静置温度为40～60℃，优选为50～60℃，进一步优选为55℃；

氯化钠溶液的质量浓度为10～20％，优选为12～18％，进一步优选为15％；

优选为静置至块状凝胶全部转化为絮状凝胶后进行过滤。

在本发明步骤5)中，冷冻干燥的温度为-40～-60℃，优选为-50～-60℃，进一步优选为-55℃。

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种利用高压均质提取海藻酸钠的工艺，包括以下步骤：

第一步，高压均质海带预处理

清洗晾干的海带用粉碎机粉碎成100目的粉末备用，残渣微观结构如图1所示；取2g粉状的海带加入200ml蒸馏水室温下浸泡1h，得到粉末状海带液。高压均质4次，压力为80MPa，高压均质后的残渣微观结构如图2所示。由图1和图2比较，可以明显地看出经过高压均质后，海带的组织已经被破坏，海藻酸钠得到了释放，且比一般酶法提取的海藻酸钠断裂的更加严重。

第二步，消化处理

加入30ml质量浓度为2％的碳酸钠，5ml质量浓度为20％的EDTA溶液，55℃消化2h，得到糊状粘稠液体。离心过滤，取上层清液；

第三步，钙凝处理

上清液调至pH＝6，加入20ml质量浓度为10％氯化钙，立刻产生大量的海藻酸钙凝胶，呈白色，带有淡淡的黄绿色，静置后过滤，滤渣用蒸馏水洗涤过滤3遍至无氯化钙残留；

第四步，离子置换

滤渣中加质量15％氯化钠20ml，大块的团状凝胶沉淀在溶液中渐渐地变成小块分散絮状凝胶，静置，静置温度为55℃，至块状沉淀凝胶全部转化为分散的絮状凝胶，可以判断海藻酸钙在氯化钠溶液中发生了离子交换作用，且全部转换成了海藻酸钠。过滤取滤渣。

第五步，提纯海藻酸钠

滤渣加入100ml工业乙醇脱水，静置；溶液中出现大量絮状固形物；抽滤取滤渣再次加入无水乙醇清洗，抽滤去滤渣，重复清洗步骤，抽滤后可以得大量白色硬胶质状物体，-55℃冷冻干燥，粉碎得白色粉末状的海藻酸钠成品。

经计算，本实施例中海藻酸钠的提取率为34％。

实施例2

一种利用高压均质提取海藻酸钠的工艺，包括以下步骤：

第一步，高压均质海带预处理

清洗晾干的海带用粉碎机粉碎成200目的粉末备用；取1.6g粉状的海带加入200ml蒸馏水室温下浸泡1h，得到粉末状海带液。高压均质5次，压力为60MPa。

第二步，消化处理

加入60ml质量浓度为1％的碳酸钠溶液，2.4ml质量浓度为25％的EDTA溶液，50℃消化1h，得到糊状粘稠液体。离心过滤，取上层清液；

第三步，钙凝处理

上清液调至pH＝8，加入10ml质量浓度为5％氯化钙，立刻产生大量的海藻酸钙凝胶，呈白色，带有淡淡的黄绿色，静置后过滤，滤渣用蒸馏水洗涤过滤2遍至无氯化钙残留；

第四步，离子置换

滤渣中加质量10％氯化钠20ml，大块的团状凝胶沉淀在溶液中渐渐地变成小块分散絮状凝胶，静置，静置温度为40℃，至块状沉淀凝胶全部转化为分散的絮状凝胶，可以判断海藻酸钙在氯化钠溶液中发生了离子交换作用，且全部转换成了海藻酸钠。过滤取滤渣。

第五步，提纯海藻酸钠

滤渣加入150ml工业乙醇脱水，静置；溶液中出现大量絮状固形物；抽滤取滤渣再次加入无水乙醇清洗，抽滤去滤渣，重复清洗步骤，抽滤后可以得大量白色硬胶质状物体，-40℃冷冻干燥，粉碎得白色粉末状的海藻酸钠成品。

经计算，本实施例中海藻酸钠的提取率为31％。

实施例3

一种利用高压均质提取海藻酸钠的工艺，包括以下步骤：

第一步，高压均质海带预处理

清洗晾干的海带用粉碎机粉碎成50目的粉末备用；取2g粉状的海带加入200ml蒸馏水室温下浸泡2h，得到粉末状海带液。高压均质4次，压力为140MPa。

第二步，消化处理

加入20ml质量浓度为3％的碳酸钠溶液，7.5ml质量浓度为10％的EDTA溶液，40℃消化2h，得到糊状粘稠液体。离心过滤，取上层清液；

第三步，钙凝处理

上清液调至pH＝7，加入5ml质量浓度为20％氯化钙，立刻产生大量的海藻酸钙凝胶，呈白色，带有淡淡的黄绿色，静置后过滤，滤渣用蒸馏水洗涤过滤2遍至无氯化钙残留；

第四步，离子置换

滤渣中加质量20％氯化钠10ml，大块的团状凝胶沉淀在溶液中渐渐地变成小块分散絮状凝胶，静置，静置温度为50℃，至块状沉淀凝胶全部转化为分散的絮状凝胶，可以判断海藻酸钙在氯化钠溶液中发生了离子交换作用，且全部转换成了海藻酸钠。过滤取滤渣。

第五步，提纯海藻酸钠

滤渣加入50ml工业乙醇脱水，静置；溶液中出现大量絮状固形物；抽滤取滤渣再次加入无水乙醇清洗，抽滤去滤渣，重复清洗步骤，抽滤后可以得大量白色硬胶质状物体，-60℃冷冻干燥，粉碎得白色粉末状的海藻酸钠成品。

经计算，本实施例中海藻酸钠的提取率为31％。

实施例4

一种利用高压均质提取海藻酸钠的工艺，包括以下步骤：

第一步，高压均质海带预处理

清洗晾干的海带用粉碎机粉碎成120目的粉末备用；取2.5g粉状的海带加入200ml蒸馏水室温下浸泡1h，得到粉末状海带液。高压均质3次，压力为100MPa。

第二步，消化处理

加入40ml质量浓度为4％的碳酸钠溶液，5ml质量浓度为30％的EDTA溶液，60℃消化1h，得到糊状粘稠液体。离心过滤，取上层清液；

第三步，钙凝处理

上清液调至pH＝7，加入20ml质量浓度为12％氯化钙，立刻产生大量的海藻酸钙凝胶，呈白色，带有淡淡的黄绿色，静置后过滤，滤渣用蒸馏水洗涤过滤4遍至无氯化钙残留；

第四步，离子置换

滤渣中加质量15％氯化钠5ml，大块的团状凝胶沉淀在溶液中渐渐地变成小块分散絮状凝胶，静置，静置温度为60℃，至块状沉淀凝胶全部转化为分散的絮状凝胶，可以判断海藻酸钙在氯化钠溶液中发生了离子交换作用，且全部转换成了海藻酸钠。过滤取滤渣。

第五步，提纯海藻酸钠

滤渣加入120ml工业乙醇脱水，静置；溶液中出现大量絮状固形物；抽滤取滤渣再次加入无水乙醇清洗，抽滤去滤渣，重复清洗步骤，抽滤后可以得大量白色硬胶质状物体，-60℃冷冻干燥，粉碎得白色粉末状的海藻酸钠成品。

经计算，本实施例中海藻酸钠的提取率为32％。

对比例1

一种利用高压均质提取海藻酸钠的工艺，包括以下步骤：

海带预处理步骤为：清洗晾干的海带用粉碎机粉碎成100目的粉末备用；取2g粉状的海带加入200ml蒸馏水室温下浸泡1h，得到粉末状海带液。不进行高压均质。其余处理步骤与实施例1一致。经计算，本对比例中海藻酸钠的提取率为25％。

对比可见，经过高压均质后，海带的组织已经被破坏，海藻酸钠得到了释放，提高了海藻酸钠的提取率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将干海带粉碎，浸泡，将得到的粉末海带液进行高压均质超微细化；

2)在粉末海带液中加入碳酸钠溶液、EDTA，进行消化反应，将反应得到糊状粘稠液体，离心过滤，取上层清液；

3)调节上层清液的pH值，加入氯化钙溶液，静置后过滤，滤渣洗涤至无氯化钙残留；

4)在滤渣中加入氯化钠溶液，静置，过滤取滤渣；

5)在步骤4)得到滤渣中加入无水乙醇，静置，抽滤，冷冻干燥，粉碎，即得到海藻酸钠成品。

2.根据权利要求1所述的一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，其特征在于，所述步骤2)中碳酸钠溶液的质量浓度为1～4％，EDTA的质量浓度为10～30％；

所述步骤3)中氯化钙溶液的质量浓度为5～20％，

所述步骤4)中氯化钠溶液的质量浓度为10～20％。

3.根据权利要求2所述的一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，其特征在于，所述粉末海带液与添加的碳酸钠溶液、EDTA、氯化钙溶液、氯化钠溶液、无水乙醇的体积比依次为100:10～30:1.2～3.8:2.5～10:2.5～10:25～75。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，其特征在于，所述步骤1)中海带粉末的粒径为50～200目，添加的干海带与蒸馏水的质量比为1：80～120。

5.根据权利要求1所述的一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，其特征在于，所述步骤1)中浸泡时间为1～2h，浸泡温度为室温。

6.根据权利要求1、2、3、5任一项所述的一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，其特征在于，所述步骤1)中高压均质的压强为60～140MPa，高压均质次数为3～5次，每次高压均质0.5h/L。

7.根据权利要求1～3任一项所述的一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，其特征在于，所述步骤2)中消化反应的温度为40～60℃，消化反应的时间为1～2h。

8.根据权利要求1～3任一项所述的一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，其特征在于，所述步骤3)中调节上层清液的pH值为6～8。

9.根据权利要求8所述的一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，其特征在于，所述步骤4)中静置温度为40～60℃，静置至块状凝胶全部转化为絮状凝胶后进行过滤。

10.根据权利要求9所述的一种利用高压均质提取海藻酸钠的方法，其特征在于，所述步骤5)中冷冻干燥的温度为-40～-60℃。

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