CN116375906A - 一种高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法 - Google Patents
一种高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116375906A CN116375906A CN202310339284.6A CN202310339284A CN116375906A CN 116375906 A CN116375906 A CN 116375906A CN 202310339284 A CN202310339284 A CN 202310339284A CN 116375906 A CN116375906 A CN 116375906A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- agar
- gel strength
- modified
- water
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 title claims abstract description 355
- 239000008272 agar Substances 0.000 title claims abstract description 322
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 206010016807 Fluid retention Diseases 0.000 title claims description 50
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims abstract description 148
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 103
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract description 3
- 101710194948 Protein phosphatase PhpP Proteins 0.000 claims abstract 4
- HWGNBUXHKFFFIH-UHFFFAOYSA-I pentasodium;[oxido(phosphonatooxy)phosphoryl] phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O HWGNBUXHKFFFIH-UHFFFAOYSA-I 0.000 claims abstract 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 51
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 48
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 12
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 10
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 6
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 41
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 41
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 23
- 229940048086 sodium pyrophosphate Drugs 0.000 description 23
- 235000019818 tetrasodium diphosphate Nutrition 0.000 description 23
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 23
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 21
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 16
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 16
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 13
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 7
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 6
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 5
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 5
- 238000013365 molecular weight analysis method Methods 0.000 description 5
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 150000005690 diesters Chemical class 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 4
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 4
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 241000206581 Gracilaria Species 0.000 description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical class OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 229910052816 inorganic phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 150000004712 monophosphates Chemical class 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 229910014572 C—O—P Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 102000006335 Phosphate-Binding Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010058514 Phosphate-Binding Proteins Proteins 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100035329 WD repeat and SOCS box-containing protein 2 Human genes 0.000 description 1
- 101710182039 WD repeat and SOCS box-containing protein 2 Proteins 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000002577 cryoprotective agent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001212 derivatisation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 239000001177 diphosphate Substances 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- -1 hydroxypropyl Chemical group 0.000 description 1
- 238000012844 infrared spectroscopy analysis Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012792 lyophilization process Methods 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- MYWUZJCMWCOHBA-UHFFFAOYSA-N n-methyl-1-phenylpropan-2-amine Chemical compound CNC(C)CC1=CC=CC=C1 MYWUZJCMWCOHBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 150000004713 phosphodiesters Chemical class 0.000 description 1
- 230000026731 phosphorylation Effects 0.000 description 1
- 238000006366 phosphorylation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006207 propylation Effects 0.000 description 1
- 235000021067 refined food Nutrition 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013322 soy milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 238000000733 zeta-potential measurement Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
- C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
- C08B37/0036—Galactans; Derivatives thereof
- C08B37/0039—Agar; Agarose, i.e. D-galactose, 3,6-anhydro-D-galactose, methylated, sulfated, e.g. from the red algae Gelidium and Gracilaria; Agaropectin; Derivatives thereof, e.g. Sepharose, i.e. crosslinked agarose
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Jellies, Jams, And Syrups (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法。先往STPP或SPP水溶液中加入琼脂粉后反应，边加入边搅拌，加入时和反应过程中保持温度为30‑60℃，pH为碱性；再将反应物过滤，反复用水洗涤数次，烘干后粉碎过筛即得高保水性高凝胶强度改性琼脂。制备的改性琼脂在提高保水性的同时能提高凝胶强度。本方法工艺简便、成本节约。改善了原琼脂特性，增加琼脂在食品中的应用范围，进一步提高琼脂的利用价值。
Description
技术领域
本发明涉及琼脂深加工技术领域，尤其涉及一种高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法。
背景技术
琼脂(Agar)是从海藻中提取的一种天然水溶性高分子多糖，是第一种用于人类食品工业的藻胶体，也是世界上应用最广泛的海藻胶之一。由于琼脂独特的凝胶特性，使其在加工食品、化妆品和药品中广泛用作胶凝剂、稳定剂和冷冻保护剂。但由于市场上琼脂粉产品单一，衍生产品较少，部分琼脂在应用中表现出脱水现象严重、弹性差、硬度差等缺点，在应用中商业价值也有很大的局限性，因此，对琼脂进行衍生化改性，进而改变其应用中的加工特性，对于拓宽琼脂的应用具有重要的意义。夏凯等人制备出的琼脂醋酸酯的胶凝温度、溶解温度、表观粘度和凝胶强度均有所下降，其中凝胶强度从1930g/cm2降低至530g/cm2(DS＝0.365)。张晓东等人所制备的羟丙基琼脂的胶凝温度、熔融温度和凝胶强度均有下降，其中凝胶强度从1070g/cm2降低至200g/cm2(DS＝0.557)。曹明昭等人制备出羧甲基琼脂，由于琼脂分子中引入羧甲基阻碍了琼脂双螺旋结构聚集，导致凝胶强度从1920g/cm2最低降低至20g/cm2(DS＝0.495)。张晓东等人通过环氧丙烷丙基化后，制备出羟甲基琼脂，改性后琼脂吸湿性增强。但是以上方法存在过程繁琐，耗时较长，所耗原料比较多，需要催化剂和一些危险试剂的缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有琼脂改性方法，改性后凝胶强度降低，食品行业应用范围窄的问题，提供一种高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法。该方法以三聚磷酸钠(STPP)或焦磷酸钠(SPP)作为酯化剂，对琼脂进行改性。制备的改性琼脂在提高保水性的同时能提高凝胶强度。本方法工艺简便、成本节约。改善了原琼脂特性，增加琼脂在食品中的应用范围，进一步提高琼脂的利用价值。
为实现上述目的，本发明提供一种高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.往STPP或SPP水溶液中加入琼脂粉后反应，边加入边搅拌，加入时和反应过程中保持温度为30-60℃，pH为碱性；
S2.将反应物过滤，反复用水洗涤数次，烘干后粉碎过筛即得高保水性高凝胶强度改性琼脂。
进一步，S1步骤中，所述STPP水溶液的质量浓度为7％-15％；更优选的，为11％；
所述SPP水溶液的质量浓度为5％-15％；更优选的，为12.5％。
进一步，S1步骤中，所述琼脂粉的添加量为3w/v％-9w/v％；更优选的，为7％。
进一步，S1步骤中，所述pH值为8-12；保持pH为碱性的方式为加入碱性试剂；
当是STPP水溶液时，更优选的，pH值为10-11；最优选的，pH值为11；
当是SPP水溶液时，更优选的，pH值为10。
进一步，所述碱性试剂为NaOH溶液。
进一步，S1步骤中，反应时间为1-3h；更优选的，为1.5-2h；最优选的，为2h。
进一步，S2步骤中，所述过滤为滤布过滤；烘干为40-60℃下干燥20-30h。
进一步，所述烘干为60℃下干燥24h。
本发明采用化学改性的方法，简单易操作，不需要催化剂，所需试剂少且安全无毒。制备得到的琼脂具有高保水性、高凝胶强度和高透明度等多项特点。
附图说明
图1是实施例1不同参数条件下制备的改性琼脂凝胶的凝胶强度和脱水率结果图。
图2是实施例2不同温度条件下制备的改性琼脂凝胶的粘均分子量分析结果图。
图3是实施例2不同温度条件下制备的改性琼脂凝胶的粘温曲线检测分析图。
图4是实施例2不同温度条件下制备的改性琼脂凝胶进行七次冻融循环结果图。
图5是实施例2不同温度条件下制备的改性琼脂的热重扫描结果图。
图6是实施例2所得30℃-STAG、60℃-STAG的红外扫描结果图。
图7是实施例2所制备的30℃-STAG、60℃-STAG琼脂凝胶微观结构图。
图8是实施例2所制备的30℃-STAG、60℃-STAG进行X射线衍射分析的结果图。
图9是实施例2所制备的的30℃-STAG、60℃-STAG凝胶冻融前后的低场核磁共振检测的结果图。
图10是实施例2所制备的30℃-STAG、60℃-STAG凝胶的质构分析的结果图。
图11是原琼脂与30℃-STAG、60℃-STAG及空白对照组的凝胶强度和脱水率比较图。
图12是原琼脂与30℃-STAG、60℃-STAG及空白对照组的溶胀性比较图。
图13是不同干燥过程对STPP改性琼脂的影响试验结果图。
图14是实施例8的不同量STPP和琼脂混合的凝胶强度和脱水率试验结果图。
图15是实施例9的单因素优化结果图。
图16是不同SPP添加量共混组与实验组的凝胶强度和脱水率试验结果图。
图17是实施例10不同温度下制备的高保水性高凝胶强度改性琼脂的粘均分子量图。
图18是实施例10不同温度下制备的高保水性高凝胶强度改性琼脂的粘温曲线图。
图19是实施例10不同温度下制备的高保水性高凝胶强度改性琼脂的Zeta电位图。
图20是实施例10制备的40℃-SPAG、60℃-SPAG的红外光谱图。
图21是实施例10制备的高保水性高凝胶强度改性琼脂的机理推测图。
图22是实施例10制备的40℃-SPAG、60℃-SPAG的粉末扫描电镜图。
图23是实施例10制备的40℃-SPAG、60℃-SPAG的凝胶扫描电镜图。
图24是实施例10制备的40℃-SPAG、60℃-SPAG凝胶冻融前后的低场核磁共振图。
图25是实施例10制备的40℃-SPAG、60℃-SPAG凝胶的质构分析图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
下列实施例中采用的指标测试方法：
(1)取代度
样品的消解方法参考GB5009.87—201，测定方法和取代度的计算参考文献《张聪,赫慧敏,张永辉,肖琼,肖安风,杨秋明.磷酸酯琼脂在发酵豆奶工艺中的应用[J].食品科技,2019,44(10):300305.DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2019.10.050.》。
(2)凝胶强度的测定
配制1.5％(w/v)的琼脂溶液并记录重量，加热使其充分溶解，再次补水恒重，趁热将溶液倒入平皿中，待冷却凝固后盖上保鲜膜，室温下放置10-12h，测之前放置于20℃培养箱稳定2h，用凝胶强度仪在30s内测定其凝胶强度。
(3)脱水率的测定
配制1.5％(w/v)的琼脂热溶液并恒重，按照重量分成三份，趁热倒入离心管中，在室温放置12h形成稳定的凝胶，记录此时重量为m1，然后在-18℃下冷冻24h，再将离心管转移至室温条件下解冻10h。样品在解冻后使用离心机以3500×g离心20min，倒出上清液并称量此时重量，记作m2。最多重复冷冻七个循环。琼脂样品的脱水率的计算公式如下：
(4)硫酸根和3,6-AG
硫酸根和3,6-AG的测定方法参考文献《谢杉玉,万博恺,朱艳冰,姜泽东,肖安风,倪辉,李清彪,蒋青香,于洋君,毛子剑.江蓠琼脂碱法提取工艺模型的建立及应用[J].集美大学学报(自然科学版),2022,27(01):45-54.DOI:10.19715/j.jmuzr.2022.01.05.》。
(5)透明度
配置1.5％(w/v)的琼脂溶液，微波溶解后恒重并趁热倒入比色皿中室温下冷却、凝固后置于20℃培养箱中过夜。分光光度计设置蒸馏水的透光率为100％，于700nm波长测定样品透光率即为透明度。
(6)粘度、白度和浊度
粘度采用DV-C数显粘度计，于80℃下对1.5％(w/v)琼脂溶液的粘度进行测定；白度的测定时将琼脂样品过80目筛网，置于WSB-2白度测定仪测定；浊度是使用零浊度水作为空白调零，然后与85℃下放入1.5％(w/v)琼脂溶液，等待数值稳定后读取其浊度值。
(7)灰分、凝固温度、熔化温度和溶解温度
灰分、凝固温度、熔化温度和溶解温度方法均参考文献《张佳斌.江蓠琼脂提取与顺丁烯二酸酐酯化琼脂制备工艺及其应用[D].集美大学,2019.》。
(8)溶胀性的测定
准确称量0.150g琼脂于18*180mm玻璃试管中，随后移入10mL蒸馏水，将试管于80℃恒温水浴锅中静置，1h后取出并冷却至室温，观察不同琼脂样品的溶胀情况。
实施例1：高保水性高凝胶强度改性琼脂的制备
1.制备工艺为：
称取一定体积的蒸馏水，放置在磁力搅拌器上，设置好反应温度与转速，加入STPP，配置成一定浓度的STPP溶液，加热至反应温度后，加入一定质量的琼脂粉配置成混合溶液后，用NaOH溶液调节反应体系pH，并在反应过程中保持体系pH在一定范围内。待反应达到设定时间后立即终止反应，滤布过滤，改性琼脂粉继续用蒸馏水洗涤数次以去除残留试剂。将洗涤好后的琼脂粉在55℃下干燥24h后，粉碎过筛即得高保水性高凝胶强度改性琼脂。
2.对上述制备方法的工艺进行单因素探究
(1)STPP添加量的单因素探究：
以原琼脂为试验原料，配制5％、7％、9％、11％、13％、15％(w/w)的STPP溶液，控制反应温度为40℃，到达反应温度后加入5％(w/v)的琼脂，调节反应初始pH值至10，并且在反应过程中用4％(w/v)的NaOH溶液保持反应体系pH在10-10.1之间，待反应2h后立即终止反应。过滤，洗涤，烘干，粉碎过筛，得到高保水性强度改性琼脂。
检测制备所得高保水性高凝胶强度改性琼脂的保水性，凝胶强度，检测结果见图1的(a)。
图1的(a)结果表明，当STPP添加量为7-15％(w/w)时，琼脂凝胶强度，脱水率达到较好状态，当STPP添加量为11％(w/w)时，琼脂凝胶强度达到最大1336.3±27.9g/cm2(原琼脂为1147.5±24.3g/cm2)，脱水率为3.4±0.2％(原琼脂为28.1±0.3％)。
(2)琼脂料液比的单因素探究：
配置11％(w/w)的STPP溶液，以3％、5％、7％、9％、11％、15％(w/v)的料液比加入琼脂，控制反应温度为40℃，用4％(w/v)的NaOH溶液调节反应初始pH值至10，并在反应过程中使用4％(w/v)的NaOH溶液保持反应体系pH在10-10.1之间，待反应2h后立即终止反应。过滤，洗涤，烘干，粉碎过筛，得到改性产品。
检测制备所得高保水性高凝胶强度改性琼脂的保水性，凝胶强度，检测结果见图1的(b)。
图1的(b)结果表明，当琼脂添加量为3-9％(w/w)时，琼脂凝胶强度，脱水率达到较好状态，当琼脂添加量为7％(w/v)时，琼脂凝胶强度达到最大1384.9±24.0g/cm2(原琼脂为1144.8±24.7g/cm2)，脱水率为3.7±0.8％(原琼脂为24.8±1.8％)。
(3)反应体系pH的单因素探究：
配制11％(w/w)的STPP溶液，控制反应温度为40℃，加入7％(w/v)琼脂，并且在反应过程中滴加1mol/L的HCl溶液或4％(w/v)的NaOH溶液分别调节体系pH为7-7.1、8-8.1、9-9.1、10-10.1、11-11.1、12-12.1、13-13.1，反应2h后立即终止反应。过滤，洗涤，烘干，粉碎过筛，得到改性产品。
检测制备所得高保水性高凝胶强度改性琼脂的保水性，凝胶强度，检测结果见图1的(c)。
图1的(c)结果表明，当反应体系pH为10-11时，琼脂凝胶强度，脱水率达到较好状态，当反应体系pH为11时，琼脂凝胶强度达到最大1431±37.7g/cm2(原琼脂为1154.2±19.1g/cm2)，脱水率为6.2±0.8％(原琼脂为25.1±2.8％)。
(4)反应时间的单因素探究：
配制11％(w/w)的STPP溶液，控制反应温度为40℃，加入7％(w/v)琼脂，并用4％(w/v)的NaOH溶液在反应过程中调节体系pH为11-11.1。分别控制反应时间0.5h、1h、1.5h、2h、3h、4h、5h，当反应达到所规定的时间后终止反应。过滤，洗涤，烘干，粉碎过筛，获得改性产品。
检测制备所得高保水性高凝胶强度改性琼脂的保水性，凝胶强度，检测结果见图1的(d)。
图1的(d)结果表明，当反应时间为1-3h时，更优选1.5-2h时，其琼脂凝胶强度，脱水率达到较好状态，当反应时间为2h时，琼脂凝胶强度达到最大1419.5±17.3g/cm2(原琼脂为1169.3±14.2g/cm2)，脱水率为5.5±1.3％(原琼脂为27.8±0.2％)。
(5)反应温度的单因素探究：
配制11％(w/w)的STPP溶液，加入7％(w/v)琼脂，用4％(w/v)的NaOH溶液调节体系pH为11-11.1，分别控制反应温度为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃。反应2h后立即终止反应。过滤，洗涤，烘干，粉碎过筛，获得改性产品。
检测制备所得高保水性高凝胶强度改性琼脂的保水性，凝胶强度，检测结果见图1的(e)。
图1的(e)结果表明，当反应时间为40-60℃时，琼脂凝胶强度，脱水率达到较好状态，当反应温度为60℃时，琼脂凝胶强度达到最大1529.4±11.4g/cm2(原琼脂1165.8±10.3g/cm2)，脱水率为9.0±2.9％(原琼脂为26.3±0.8％)。
实施例2：高保水性高凝胶强度改性琼脂的制备
(1)用水配置11％(w/w)的STPP溶液300mL；
(2)将300mL STPP溶液，置于磁力搅拌器上搅拌，加入21g琼脂粉后反应2h；在整个反应期间保持分别反应温度为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃和反应体系pH＝11；
(3)反应完成后，反复用水洗涤3次，过滤脱水干燥即得高保水性高凝胶强度改性琼脂。
表1原琼脂与不同温度所制备的改性琼脂的理化性能对照表
注：“±”后数据为标准差(n＝3)，表中同行的不同字母代表显著性差异(P＜0.05)。
表1说明了，随着温度的提高，改性琼脂的凝胶强度显著提高(P<0.05)，并且在60℃达到最大(1529.4g/cm2)，相较于原琼脂(1165.8g/cm2)提高了约31.2％，同样的，随着温度的提高，硫酸根的含量不断降低，并在60℃达到最小值(0.95％)，相较于原琼脂(2.08％)降低了约45.7％，透明度同样随着温度的升高而提高，并且均高于原琼脂(60.5％)，这是由于磷酸基团接到琼脂的侧链上后，链长有所增加，在凝胶形成的过程中，阻碍了分子间的缔合作用，光线更易透射。
实施例3高保水性高凝胶强度改性琼脂的性能表征和结构分析
(1)高保水性高凝胶强度改性琼脂性能表征——粘均分子量分析
对实施例2不同温度条件下制备的改性琼脂凝胶进行粘均分子量分析，结果见图2。
图2结果表明：对于改性琼脂，随着反应温度的升高，STAG的分子量逐渐增加，当反应温度达到60℃时，改性琼脂的分子量为5.5×105g/mol，远大于原琼脂(4.1×105g/mol)，这归因于高温下交联双酯琼脂的形成，在水相条件下更具有形成三维网络结构的能力。
(2)高保水性高凝胶强度改性琼脂性能表征——粘温曲线检测
对实施例2不同温度条件下制备的改性琼脂凝胶进行粘温曲线检测，结果见图3。
图3结果表明：在同一个温度时刻，改性琼脂的粘度均高于原琼脂，并且随着反应温度的提高而增大，这可能是由于侧链磷酸基团导致纠缠程度提高，阻碍了胶液的流动而导致。而60℃-STAG的粘度却出现了降低，这可能是由于交联双酯的侧链磷酸基团减少和高温下的降解而导致，而60℃-STAG的粘度斜率在45℃至40℃的范围内上升最快，这与它表现出的高凝胶强度有关。
(3)高保水性高凝胶强度改性琼脂性能表征——冻融稳定性分析
对实施例2不同温度条件下制备的改性琼脂凝胶进行七次冻融循环，结果见图4。
图4(注：F-T cycle-1表示冻融循环1次，F-T cycle-2表示冻融循环2次，以此类推。相同冻融循环的不同样品的显著性差异用小写字母表示，同一样品在不同冻融循环后的显著性差异用大写字母表示。)结果表明：琼脂凝胶网络结构容易被冰晶破坏，导致解冻过程中水分离，经过1-7次冻融循环后，原琼脂凝胶的脱水率从26.3±0.8％提高到41.5±2.1％，原琼脂的脱水率在每个循环的样品中最高。而经过STPP酯化改性显著降低了琼脂凝胶的脱水率，30℃下改性样品的脱水率在7次冻融循环后从1.9±0.6％提高到6.1±0.2％。
(4)STPP改性琼脂的性能表征——热重扫描
对实施例2不同温度下制备的改性琼脂进行热重扫描，结果见图5。
图5结果表明，热重图分为两个阶段，第一阶段在30℃到180℃之间，原琼脂和磷酸化琼脂的中试在11.1％-12.7％左右。该阶段质量的减少主要与琼脂样品中结合水和游离水的蒸发有关，琼脂的持水能力可以通过失水率来表示，观察发现，改性琼脂的失水率明显小于原琼脂，并且30℃-STAG琼脂的失水率最低，表明30℃-STAG的持水能力最高，这是因为磷酸化琼脂引入亲水基团，对水的吸附能力增强，这与前面的冻融稳定性结果一致。第二阶段在200℃到400℃之间，所有琼脂样品表现出了一个明显的质量损失，这代表着琼脂的热分解。随着温度增加到600℃，样品继续慢慢地失重至原来的25％左右，这与灰分的结果一致。
(5)高保水性高凝胶强度改性琼脂性能表征——傅里叶红外光谱分析
采用溴化钾压片法对实施例2所得30℃、60℃改性琼脂进行红外扫描，结果见图6。
图6结果表明：在STPP改性琼脂的红外吸收图谱中，不仅保留了原琼脂的红外吸收特征峰，改性琼脂在3420cm-1处的峰宽变得更宽，这归因于磷酸基团可能与-OH相连。30℃-STAG在波数1280cm-1处出现了新的吸收峰，属于P＝O的伸缩振动峰，有趣的是，60℃-STAG在1280cm-1处的吸收峰减弱，而在986cm-1处出现新的吸收峰，为P-O-C键的伸缩振动峰，这表明在高温下，磷酸基团与琼脂主要发生酯化交联。
(6)高保水性高凝胶强度改性琼脂凝胶性能表征——场发射扫描电镜
对实施例2所制备的30℃、60℃改性琼脂凝胶通过场发射扫描电镜观察其凝胶的微观结构，结果见图7。(A：原琼脂，B：30℃改性琼脂，C：60℃改性琼脂)(放大倍率：1：5.0k，2：10.0k，3:30.0k。即A1为原琼脂放大5.0k的图；A2为原琼脂放大10.0k的图......C2为60℃改性琼脂放大10.0k的图；C3为60℃改性琼脂放大30.0k的图)
图7结果表明，原琼脂表现出最细的凝胶网络，孔隙较大。而酯化琼脂的网络结构表现出类似“膜”的结构，这与水更大的接触面积并会有利于将水牢牢锁住，这归因于附着在琼脂上的磷酸盐参与网络形成，这与酯化琼脂的高保水性一致。对于交联琼脂，观察到更有序、更致密、更粗链的结构，这有利于结构的温度，导致凝胶强度提高，且类似“膜”的结构减少，保水性有所降低。
(7)高保水性高凝胶强度改性琼脂的性能表征——X射线光电子能谱分析
对实施例2所制备的30℃、60℃改性琼脂粉末进行X射线光电子能谱分析，结果见图8。
图8结果表明，在原琼脂和改性琼脂的XPS光谱中仅能明显观察到C1s和O1s峰，而P2p和N1s均未能明显观察到，而图8中(b)、(c)是原琼脂和改性琼脂的C1s光谱，观察发现都有着三个共同的特征峰，即284.9eV(C-C)、286.5eV(C-O)和287.9eV(C＝O)。而由于磷酸基团的引入，改性琼脂出现了一个位于289.4eV的新特征峰C-O-P键，这与FT-IR的结果一致。此外，图8中(e)显示出改性琼脂位于534.5eV处同样出现新峰P＝O键，而这在原琼脂的光谱中是无法观察到的，这些结果证实了STPP成功改性琼脂。
(8)高保水性高凝胶强度改性琼脂性能表征——低场核磁共振分析
对实施例2冻融前后的不同温度条件下制备的改性琼脂凝胶进行低场核磁共振检测，结果见图9。
图9结果表明：在不经历冻融前，琼脂凝胶的T2弛豫时间只有两个峰，分别表征着凝胶中不同存在状态的水。第一个峰(T21)和第二个峰(T22)是代表由于凝胶网络结构而滞留的部分水，即不易流动水。在一次冻融后，原琼脂和改性琼脂凝胶同时出现了第三峰(T23)，代表可以自由迁移的水，即自由水，这表明冻融循环会使琼脂凝胶的不易流动水向自由水转化，水的流动性提高，持水力降低，这也解释了冻融后水分流失的原因，而改性琼脂的第三个峰(T23)相较于原琼脂仅有较低的信号强度，这是因为由不易流动水转化为自由水的含量较少，具有较好的冻融稳定性。有趣的是，同样经历过一次冻融的原琼脂和改性琼脂的第二峰(T22)和第三峰(T23)的变化并不一致，原琼脂的第三峰(T23)为第二峰(T22)的肩峰，这两个峰代表了固定水和自由水之间的水状态，改性琼脂样品的第二峰(T22)所对应的横向弛豫时间T2范围增加，这是因为结合水的流动性稍有提高，但并没有向自由水转化的趋势。
(9)高保水性高凝胶强度改性琼脂性能表征——质构分析
对实施例2不同温度条件下制备的改性琼脂凝胶进行质构分析，结果见图10。
图10结果表明，与原琼脂相比，改性琼脂的硬度、咀嚼性、粘性和粘聚性这三项指标表现出较大的差异，其中，NA、30℃-STAG和60℃-STAG的硬度分别为15.6N、17.3N和18.4N，硬度与琼脂的凝胶强度趋势呈现出一致性，凝胶强度越高，在食品应用中表现出的咀嚼性也更高，30℃-STAG和60℃-STAG的咀嚼性5.7N、5.9N均高于NA(4.0N)。
实施例4：不同反应温度的性能比较
根据实施例2所制备的高保水性高凝胶强度改性琼脂的制备方法，制备空白对照组，包括以下步骤：
300mL水置于磁力搅拌器上搅拌，加入21g琼脂粉后反应2h；在整个反应期间保持分别反应温度为30℃、60℃和反应体系pH＝11。反应完成后，反复用水洗涤3次，过滤脱水干燥即得空白对照组样品。
原琼脂与30℃、60℃改性琼脂及空白对照组的凝胶强度和脱水率如图11所示。
图11结果显示，30℃、60℃的空白对照组的凝胶强度和脱水率相较于实验组并没有显著变化，这是因为琼脂在仅仅改变pH和反应温度并不能改变其凝胶强度和脱水率等性质，这表明改性琼脂的保水性和凝胶强度的提高是因为STPP成功酯化琼脂。
原琼脂与30℃、60℃改性琼脂及空白对照组的溶胀性如图12所示。
图12结果显示，30℃、60℃的空白对照组的溶胀性相较于原琼脂没有发生明显的膨胀，而30℃-STAG、60℃-STAG改性琼脂的膨胀体积相比较于原琼脂均有较大增大，这是由于经STPP改性后引入的磷酸盐基团造成的，磷酸基团不仅增加了其亲水性，加快了其在水中的扩散速度，而且会引起静电排斥，增加分子间链距，使得琼脂分子在水中的扩散得到进一步提高，膨胀程度提高，此外，它们还能够形成氢桥，从而允许更多地接收水分子，从而保证渗透颗粒的水被保留到更高的程度。故在相同高温下，STPP改性琼脂相较于原琼脂更易于膨胀，对热敏感，也更易溶解。
实施例5：洗涤过程对STPP改性琼脂的影响试验
根据实施例2所制备的高保水性高凝胶强度改性琼脂的制备方法，选取30℃、60℃条件下酯化改性琼脂，在反应完毕后过滤并直接取出一定质量琼脂，测定其凝胶强度和脱水率。余下部分琼脂继续洗涤，洗涤完毕后再次取出相同质量琼脂，测定其凝胶强度和脱水率。
其凝胶强度和脱水率的结果见表3，表3结果表明，不同温度下STPP改性琼脂是否洗涤对凝胶强度和脱水率具有相同的趋势：“洗涤”组凝胶强度都高于“不洗涤”组，可能是由于因为未洗涤溶液中残留STPP的影响，钠离子的存在会减弱琼脂分子链之间的相互作用，在形成凝胶时，分子链缠绕的程度降低，形成的网络节点减少，从而导致凝胶强度的下降；“不洗涤”组脱水率均高于“洗涤”组，这可能是因为凝胶离心后，水更易与磷酸盐结合而流失，导致脱水率提高。
表2不同洗涤过程的改性琼脂的凝胶强度和脱水率结果表
实施例6：烘干过程对STPP改性琼脂的影响试验
根据实施例2所制备的高保水性高凝胶强度改性琼脂的制备方法，选取30℃、60℃条件下酯化改性琼脂，在反应完毕过滤洗涤后直接取一部分琼脂检测“未烘干”组凝胶强度和脱水率，余下的改性琼脂烘干，粉碎即得改性琼脂，检测“烘干”组其凝胶强度和脱水率。
其凝胶强度和脱水率的结果见表2，表2结果表明，不同温度下所制备的STPP改性琼脂的凝胶强度和保水性没有差异，这也表明在烘干之前，STPP的酯化反应已完成，烘干过程中没有进一步的酯化反应。
表3不同烘干过程改性琼脂的凝胶强度和脱水率结果表
实施例7：不同干燥过程对STPP改性琼脂的影响试验
根据实施例2所制备的高保水性高凝胶强度改性琼脂的制备方法，在反应完毕过滤洗涤后取一部分采用冷冻干燥，粉碎得到改性样品，余下的部分采用烘干，检测其不同干燥方式下的琼脂的凝胶强度和脱水率，结果如图13。
图13结果表示，30℃、60℃改性琼脂不同干燥方式的趋势是一致的，这是因为烘干过程相较于冻干过程是因为温度较高导致琼脂分解，链长更短，双链的缠绕部分减少，结合的网络节点减少，导致凝胶强度降低，但亲水基团变得更容易暴露出来，对水的结合能力更强，导致脱水率的降低。
实施例8：不同量STPP和琼脂混合的凝胶强度和脱水率试验
配置1.5％(w/v)琼脂溶液，分别添加0.15g、0.3g、0.5g、0.7g和1g STPP，随后微波溶解，室温放置过夜后测定其凝胶的凝胶强度和脱水率。琼脂和不同量STPP共混后的凝胶强度和脱水率结果如图14所示。
图14结果表示，当STPP添加量小于0.5g时，其凝胶强度没有明显变化，而当添加1.0g STPP时，凝胶强度达到1256g/cm2，相较于原琼脂(1174.8g/cm2)并没有较大的提高，这可能是因为过量的STPP影响着体系的pH，进而影响琼脂的凝胶特性。脱水率随着STPP添加量的增加而提高是因为残留的STPP对水的吸引力要大于琼脂对水的吸引力，冷冻离心后水都随着残留的磷酸盐流失，这也表明STPP成功酯化琼脂。
本发明中，1.5％(w/v)表示100ml水中含1.5g琼脂(溶质)，1％(w/w)表示当琼脂的质量为100g时，STPP的添加量为1g。其中琼脂和氢氧化钠溶液以(w/v)计。
实施例9：高保水性高凝胶强度改性琼脂的制备
1.制备工艺为：
称取一定体积的蒸馏水，放置在磁力搅拌器上，设置好反应温度与转速，配置一定浓度的焦磷酸钠(SPP)溶液，加热至反应温度后，加入一定质量的琼脂粉配置成混合溶液后，用NaOH溶液调节反应体系pH，并在反应过程中保持体系pH在一定范围内。待反应达到设定时间后立即终止反应，滤布过滤，改性琼脂粉继续用蒸馏水洗涤4次以去除残留试剂。将洗涤好后的琼脂粉在55℃下干燥24h后，粉碎过80目筛，将改性产品保存于自封袋中，保持干燥备用。每组试验做三组平行。
2.对上述制备方法的工艺进行单因素探究
(1)SPP添加量的单因素探究：
以原琼脂为试验原料，配制5％、7.5％、10％、12.5％、15％(w/w)的STPP溶液，控制反应温度为40℃，到达反应温度后加入7％(w/v)的琼脂，调节反应初始pH值至10，并且在反应过程中用4％(w/v)的NaOH溶液保持反应体系pH在10-10.1之间，待反应2h后立即终止反应。过滤，洗涤，烘干，粉碎过筛，得到改性产品。检测制备所得高保水性高凝胶强度改性琼脂的保水性，凝胶强度，检测结果见图15的(a)。
图15的(a)结果表明，当SPP添加量为7-15％(w/w)时，琼脂凝胶强度，脱水率达到较好状态，当SPP添加量为11％(w/w)时，琼脂凝胶强度达到最大1336.3±27.9g/cm2(原琼脂为1147.5±24.3g/cm2)，脱水率为3.4±0.2％(原琼脂为28.1±0.3％)。
(2)琼脂料液比的单因素探究：
配置10％(w/w)的SPP溶液，以1％、3％、5％、7％、9％(w/v)的料液比加入琼脂，控制反应温度为40℃，用4％(w/v)的NaOH溶液调节反应初始pH值至10，并在反应过程中使用4％(w/v)的NaOH溶液保持反应体系pH在10-10.1之间，待反应2h后立即终止反应。过滤，洗涤，烘干，粉碎过筛，得到改性产品。检测制备所得高保水性高凝胶强度改性琼脂的保水性，凝胶强度，检测结果见图1的(b)。
图15的(b)结果表明，当琼脂添加量为3-9％(w/w)时，琼脂凝胶强度，脱水率达到较好状态，当琼脂添加量为7％(w/v)时，琼脂凝胶强度达到最大1384.9±24.0g/cm2(原琼脂为1144.8±24.7g/cm2)，脱水率为3.7±0.8％(原琼脂为24.8±1.8％)。
(3)反应体系pH的单因素探究：
配制10％(w/w)的SPP溶液，控制反应温度为40℃，加入7％(w/v)琼脂，并且在反应过程中滴加1mol/L的HCl溶液或4％(w/v)的NaOH溶液分别调节体系pH为8-8.1、9-9.1、10-10.1、11-11.1、12-12.1，反应2h后立即终止反应。过滤，洗涤，烘干，粉碎过筛，获得改性产品。
检测制备所得高保水性高凝胶强度改性琼脂的保水性，凝胶强度，检测结果见图1的(c)。
图15的(c)结果表明，当反应体系pH为10-11时，琼脂凝胶强度，脱水率达到较好状态，当反应体系pH为11时，琼脂凝胶强度达到最大1431±37.7g/cm2(原琼脂为1154.2±19.1g/cm2)，脱水率为6.2±0.8％(原琼脂为25.1±2.8％)。
(4)反应时间的单因素探究：
配制10％(w/w)的SPP溶液，控制反应温度为40℃，加入7％(w/v)琼脂，并在反应过程中调节体系pH为11-11.1。分别控制反应时间0.5h、1h、1.5h、2h、3h，当反应达到所规定的时间后终止反应。过滤，洗涤，烘干，粉碎过筛，获得改性产品。
检测制备所得高保水性高凝胶强度改性琼脂的保水性，凝胶强度，检测结果见图1的(d)。
图15的(d)结果表明，当反应时间为1-3h时，更优选1.5-2h时，其琼脂凝胶强度，脱水率达到较好状态，当反应时间为2h时，琼脂凝胶强度达到最大1419.5±17.3g/cm2(原琼脂为1169.3±14.2g/cm2)，脱水率为5.5±1.3％(原琼脂为27.8±0.2％)。
(5)反应温度的单因素探究：
配制10％(w/w)的SPP溶液，控制反应温度为40℃，加入7％(w/v)琼脂，调节体系pH为11-11.1，分别控制反应温度为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃。反应2h后立即终止反应。过滤，洗涤，烘干，粉碎过筛，获得改性产品。检测制备所得高保水性高凝胶强度改性琼脂的保水性，凝胶强度，检测结果见图15的(e)。
图15的(e)结果表明，当反应时间为40-60℃时，琼脂凝胶强度，脱水率达到较好状态，当反应温度为60℃时，琼脂凝胶强度达到最大1529.4±11.4g/cm2(原琼脂1165.8±10.3g/cm2)，脱水率为9.0±2.9％(原琼脂为26.3±0.8％)。
实施例10：高保水性高凝胶强度改性琼脂的制备
(1)用水配置10％(w/w)的SPP溶液300mL；
(2)将300mL SPP溶液，置于磁力搅拌器上搅拌，加入21g琼脂粉后反应2h；在整个反应期间保持分别反应温度为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃和反应体系pH＝11；
(3)反应完成后，反复用水洗涤3次，过滤脱水干燥即得高保水性高凝胶强度改性琼脂。
表4原琼脂与不同温度所制备的改性琼脂的理化性能对照表
注：“±”后数据为标准差(n＝3)，表中同行的不同字母代表显著性差异(P＜0.05)。
表4说明了，随着温度的提高，改性琼脂的凝胶强度显著提高(P<0.05)，并且在60℃达到最大(1529.4g/cm2)，相较于原琼脂(1165.8g/cm2)提高了约31.2％，同样的，随着温度的提高，硫酸根的含量不断降低，并在60℃达到最小值(0.95％)，相较于原琼脂(2.08％)降低了约45.7％，透明度同样随着温度的升高而提高，并且均高于原琼脂(60.5％)，这是由于磷酸基团接到琼脂的侧链上后，链长有所增加，在凝胶形成的过程中，阻碍了分子间的缔合作用，光线更易透射。
实施例11高保水性高凝胶强度改性琼脂的性能表征和结构分析
(1)高保水性高凝胶强度改性琼脂性能表征——粘均分子量分析
对实施例10不同温度条件下制备的改性琼脂凝胶进行粘均分子量分析，结果见图17。
图17结果表明：对于改性琼脂，随着反应温度的升高，SPAG的分子量逐渐增加，当反应温度达到60℃时，改性琼脂的分子量为5.4×105g/mol，远大于原琼脂(4.0×105g/mol)，这归因于高温下交联双酯琼脂的形成，在水相条件下更具有形成三维网络结构的能力。
(2)高保水性高凝胶强度改性琼脂性能表征——粘温曲线检测
对实施例10不同温度条件下制备的改性琼脂凝胶进行粘温曲线检测，结果见图18。
图18结果表明：在同一个温度时刻，改性琼脂的粘度均高于原琼脂，并且随着反应温度的提高而增大，这可能是由于侧链磷酸基团导致纠缠程度提高，阻碍了胶液的流动而导致。而60℃-SPAG的粘度却出现了降低，这可能是由于交联双酯的侧链磷酸基团减少和高温下的降解而导致，而60℃-SPAG的粘度斜率在45℃至40℃的范围内上升最快，这与它表现出的高凝胶强度有关。
(3)SPP改性琼脂的性能表征——Zeta电位
对实施例10不同温度下制备的改性琼脂进行Zeta电位测定，结果见图19。
图19结果表明，与原琼脂相比，所有的改性琼脂样品的zeta电位绝对值增加，并且随着反应温度的提高而呈现先增加后减少的趋势。在20-50℃范围内，改性琼脂样品zeta电位绝对值的随着反应温度的提高而不断增加，这归因于磷酸化修饰过程中越来越多磷酸基团与琼脂分子的连接，导致琼脂表面具有更多的净负电荷。而在60℃下，改性琼脂的zeta电位绝对值反而降低，这是因为交联导致部分磷酸基团减少。
(4)高保水性高凝胶强度改性琼脂性能表征——傅里叶红外光谱分析
采用溴化钾压片法对实施例2所得40℃、60℃改性琼脂进行红外扫描，结果见图20。
图20结果表明：在SPP改性琼脂的红外吸收图谱中，不仅保留了原琼脂的红外吸收特征峰，40℃-SPAG在波数1285cm-1处出现了新的吸收峰，属于P＝O的伸缩振动峰，在986cm-1处同样出现了新峰，为P-O-C键的伸缩振动峰，这是由于SPP与琼脂的游离羟基缩合，而60℃-SPAG的P-O-C键吸收峰加强、P＝O键吸收峰减弱，这归因于磷酸单酯琼脂与琼脂交联的同时导致部分磷酸基团脱除。总的来说，SPP更够成功改性琼脂。
(5)高保水性高凝胶强度改性琼脂机理推测
根据傅里叶红外光谱分析结果推测改性琼脂的机理，结果见图21。
结果表明，SPP改性琼脂的过程中主要存在两种改性方式：酯化和交联。首先，(a)氢氧化钠将琼脂的羟基转变为醇类，(b)SPP取代形成的醇，生成磷酸二酯琼脂(monoagardiphosphate，MADP)，这是交联反应的中间产物。而在最后一步(c)中，MADP要么与NaOH反应，生成磷酸单酯琼脂(monoagar monophosphate,MAMP)，副产品分别为无机磷酸盐(P)；或者与醇类反应，生成交联的双琼脂磷酸酯(diagar monophosphate,DAMP)，副产品分别为无机磷酸盐(P)。
(6)高保水性高凝胶强度改性琼脂结构表征——扫描电镜
对实施例10所制备的40℃、60℃改性琼脂凝胶通过场发射扫描电镜观察其凝胶的微观结构，结果见图22。(A：原琼脂，B：40℃-SPAG，C：60℃-SPAG)(放大倍率：1000×)
结果表明，改性前后琼脂粉的主要形态没有发生变化，均呈现颗粒状，而40℃-SPAG和60℃-SPAG表面处具有细小裂缝的褶皱骨架结构，一方面可能是由于非均相湿法改性过程中对颗粒表面的影响，另一方面可能是由于改性后磷酸基团的引入，导致电荷斥力增强而不易聚集。
(7)高保水性高凝胶强度改性琼脂凝胶性能表征——场发射扫描电镜
对实施例10所制备的40℃、60℃改性琼脂凝胶通过场发射扫描电镜观察其凝胶的微观结构，结果见图23。(A1-A3：原琼脂，B1-B3：40℃-SPAG，C1-C3：60℃-SPAG)(放大倍率：1：5.0k，2：10.0k，3:30.0k)
图23结果表明，所有琼脂凝胶均显示出了相当均匀链的互连网络，然而，在原琼脂凝胶、40℃-SPAG凝胶和60℃-SPAG凝胶的微观结构之间观察到明显差异。天然琼脂凝胶表现出最细的凝胶网络，孔隙较大。而酯化琼脂(40℃-SPAG)凝胶网络结构表现出类似“薄膜”的结构，“薄膜”一样的结构导致界面面积增大，所提供的结合水的位点数量增多，提高了对水的吸附能力，使水分不易流失。对于交联琼脂(60℃-SPAG)，观察到更有序、更致密、更粗链的凝胶网络结构，更粗的“束”有利于网络结构的稳固，拥有更高的凝胶强度。
(8)高保水性高凝胶强度改性琼脂性能表征——低场核磁共振分析
对实施例10所制备的40℃、60℃改性琼脂分别进行冻融前后的低场核磁共振检测，结果见图24。
图24结果表明：在经历一次冻融过程后，原琼脂凝胶的结合水含量(P22)从99.00％降低到了45.62％(图24的B)，而自由水含量(P23)高达51.89％，这是因为冻融使大量结合水向自由水转化，表明原琼脂凝胶具有较差的冻融稳定性。而经历过同样冻融过程后的改性琼脂40℃-SPAG和60℃-SPAG的第三个峰(T23)相较于原琼脂仅有较低的信号强度，自由水含量P23仅为0.32％和1.92％，这表明由不易流动水转化为自由水的含量较少，这是因为琼脂接入磷酸基团后，水分子的结合位点增加，具有更好的冻融稳定性。此外，经历冻融后的60℃-SPAG 1的自由水含量相较于60℃-SPAG 1略高，这与前面的研究结论一致。
(9)高保水性高凝胶强度改性琼脂性能表征——质构分析
对实施例2所制备的40℃、60℃改性琼脂凝胶进行质构分析，结果见图25。
图25结果表明，原琼脂和改性琼脂在硬度、咀嚼性、粘性和粘聚性这几项指标中表现出较大差异，其中，原琼脂、40℃-SPAG和60℃-SPAG的硬度分别为14.0N、14.6N和17.4N。此外，凝胶强度越高，咀嚼凝胶则需要更多的能量，因此表现出来的咀嚼性也越高，40℃-SPAG、60℃-SPAG的咀嚼性分别为5.3N、6.0N均高于原琼脂的咀嚼性(4.4N)。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.往STPP或SPP水溶液中加入琼脂粉后反应，边加入边搅拌，加入时和反应过程中保持温度为30-60℃，pH为碱性；
S2.将反应物过滤，反复用水洗涤数次，烘干后粉碎过筛即得高保水性高凝胶强度改性琼脂。
2.如权利要求1所述高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法，其特征在于，S1步骤中，所述STPP水溶液的质量浓度为7％-15％；更优选的，为11％；
所述SPP水溶液的质量浓度为5％-15％；更优选的，为12.5％。
3.如权利要求1所述高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法，其特征在于，S1步骤中，所述琼脂粉的添加量为3w/v％-9w/v％；更优选的，为7％。
4.如权利要求1所述高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法，其特征在于，S1步骤中，所述pH值为8-12；保持pH为碱性的方式为加入碱性试剂；
当是STPP水溶液时，更优选的，pH值为10-11；最优选的，pH值为11；
当是SPP水溶液时，更优选的，pH值为10。
5.如权利要求4所述高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法，其特征在于，所述碱性试剂为NaOH溶液。
6.如权利要求1所述高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法，其特征在于，S1步骤中，反应时间为1-3h；更优选的，为1.5-2h；最优选的，为2h。
7.如权利要求1所述高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法，其特征在于，S2步骤中，所述过滤为滤布过滤；烘干为40-60℃下干燥20-30h。
8.如权利要求7所述高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法，其特征在于，所述烘干为60℃下干燥24h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310339284.6A CN116375906A (zh) | 2023-03-31 | 2023-03-31 | 一种高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310339284.6A CN116375906A (zh) | 2023-03-31 | 2023-03-31 | 一种高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116375906A true CN116375906A (zh) | 2023-07-04 |
Family
ID=86970570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310339284.6A Pending CN116375906A (zh) | 2023-03-31 | 2023-03-31 | 一种高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116375906A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009067886A (ja) * | 2007-09-13 | 2009-04-02 | Dainippon Sumitomo Pharma Co Ltd | 高ゲル強度ジェランガムの新規用途 |
| CN104513397A (zh) * | 2013-09-29 | 2015-04-15 | 山东省食品发酵工业研究设计院 | 一种降低可得然胶凝胶高温状态脱水率的方法 |
| CN108948228A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-12-07 | 福建省绿麒食品胶体有限公司 | 一种喷雾干燥制备磷酸酯化琼脂的方法 |
| CN115624168A (zh) * | 2022-10-10 | 2023-01-20 | 浙江大学 | 一种发酵植物蛋白凝胶的制备方法和应用 |
-
2023
- 2023-03-31 CN CN202310339284.6A patent/CN116375906A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009067886A (ja) * | 2007-09-13 | 2009-04-02 | Dainippon Sumitomo Pharma Co Ltd | 高ゲル強度ジェランガムの新規用途 |
| CN104513397A (zh) * | 2013-09-29 | 2015-04-15 | 山东省食品发酵工业研究设计院 | 一种降低可得然胶凝胶高温状态脱水率的方法 |
| CN108948228A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-12-07 | 福建省绿麒食品胶体有限公司 | 一种喷雾干燥制备磷酸酯化琼脂的方法 |
| CN115624168A (zh) * | 2022-10-10 | 2023-01-20 | 浙江大学 | 一种发酵植物蛋白凝胶的制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 谢杉玉等: "江蓠琼脂碱法提取工艺模型的建立及应用", 集美大学学报（自然科学版）, vol. 27, no. 1, 31 January 2022 (2022-01-31), pages 45 - 54 * |
| 马云;杨玉玲;杨震;贾继荣;刘松林;: "琼脂凝胶质构特性的研究", 食品与发酵工业, no. 09, 30 September 2007 (2007-09-30), pages 24 - 27 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2657149A (en) | Method of esterifying the surface of a silica substrate having a reactive silanol surface and product thereof | |
| US5807494A (en) | Gel compositions comprising silica and functionalized carbon products | |
| Sun et al. | Preparation and swelling behavior of pH/temperature responsive semi-IPN hydrogel based on carboxymethyl xylan and poly (N-isopropyl acrylamide) | |
| CA2745479C (en) | Redispersible dried nanocrystalline cellulose | |
| US3351071A (en) | Carbon filter material and process for preparing it | |
| JP2018529013A (ja) | 水溶性ポリマーの脱水方法 | |
| CN105153438A (zh) | 高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法 | |
| CA1098518A (en) | Process for phosphorylating starch in alkali metal tripolyphosphate salts | |
| Bayhan et al. | Uniform poly (isopropylacrylamide) gel beads for immobilization of α‐chymotrypsin | |
| US10513564B2 (en) | Cellulose suspension, method for the production and use thereof | |
| CN116375906A (zh) | 一种高保水性高凝胶强度琼脂的制备方法 | |
| SU1088649A3 (ru) | Способ получени сферического углеродного биоадсорбента | |
| JPH04321512A (ja) | 沈降ケイ酸ペースト、その製造方法および沈降ケイ酸ペーストを用いて沈降ケイ酸を疎水性化する方法 | |
| CN105295075A (zh) | 吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法 | |
| RU2079507C1 (ru) | Очищенный конжековый глюкоманнан и способ его получения | |
| Dai et al. | Preparation and protein adsorption of porous dextran microspheres | |
| JP2003500199A (ja) | 濾紙または紙状不織布材料よりなるフィルタ | |
| CN110638058A (zh) | 一种柑橘纤维的提取方法 | |
| CN114805619B (zh) | 一种乙酰化改性高直链玉米淀粉的制备方法 | |
| JPS63267245A (ja) | 寒天及びその製造方法 | |
| RU2375377C1 (ru) | Способ получения пектата кальция | |
| JP5973664B2 (ja) | 蒸発晶析によって調製される自由流動塩組成物 | |
| JP2004525245A (ja) | 凝集、変質したシクロデキストリン製品とそれを生成するプロセス | |
| CN117247469A (zh) | 泥炭藓纳米纤维素的制备方法、应用、一种复合膜 | |
| CN111592680B (zh) | 一种采用芦苇废渣制备高吸水性气凝胶包装材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |