資源生物學(xué)第三章海藻化學(xué)

第三章海藻化學(xué)第一節(jié)海藻的一般成分第二節(jié)海藻生物多糖第三節(jié)海藻中脂類(lèi)物質(zhì)第四節(jié)海藻色素第五節(jié)海藻中的含氮化合物第六節(jié)海藻中的其他成分第一節(jié)海藻的一般成分海藻的一般成分是指海藻干物質(zhì)中所含

有的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、碳水化合物、灰分、色素、維生素等物質(zhì)。海藻中的主要成分是多糖類(lèi)物質(zhì)，占干中的40％～60％；脂質(zhì)0.1％～1.0％(褐藻脂質(zhì)含量稍高)；灰分在藻種間含量變化較大，一般為20％～40％，蛋白質(zhì)含量一般在10-20％。影響海藻一般成分的因素環(huán)境水溫營(yíng)養(yǎng)鹽日照季節(jié)變化生長(zhǎng)場(chǎng)所：中國(guó)產(chǎn)、日本產(chǎn)真江蘺藻體部位：海帶的氮、碘含量，褐藻酸含量第二節(jié)海藻生物多糖一、紅藻多糖紅藻細(xì)胞間質(zhì)多糖一類(lèi)是以瓊膠為代表的瓊膠類(lèi)型一類(lèi)是以卡拉膠為代表的卡拉膠類(lèi)型。紅藻細(xì)胞質(zhì)多糖紅藻淀粉1、瓊膠（瓊脂）瓊膠的生產(chǎn)原料—原藻（agarophyte），目前可利用的約150種。主要的原藻：江蘺（60%）、石花菜（35%）、雞毛菜（5%）等；主要的養(yǎng)殖地：中國(guó)的海南、廣東、廣西、臺(tái)灣及日本、智利、泰國(guó)、印度、越南等。形態(tài)上：條狀或枝狀的海藻比葉狀的好，多肉質(zhì)的不宜提取。1、瓊膠2）特性：溶解性：不溶于冷水和有機(jī)溶劑，但能吸水膨脹；溶于熱水，溶于熱水后冷卻后會(huì)形成凝膠。凝固與融化：凝固溫度：32-43

℃，融化溫度：80-98℃凝膠形成能力：取決于中性瓊膠糖。來(lái)源不同的的瓊膠形成的凝膠強(qiáng)度有所差別，說(shuō)明結(jié)構(gòu)有所不同。泌水性：瓊膠隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，表面能分離出水珠。黏度：分子量越大，黏度越大。但與凝膠強(qiáng)度無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系。1、瓊膠3）瓊膠的構(gòu)成和工藝中性瓊膠糖------硫酸基含量最低酸性瓊膠糖------中等含量的硫酸基酸性半乳聚糖------高含量的硫酸基瓊膠瓊膠糖（瓊膠素）瓊膠酯（硫瓊膠）3）瓊膠的構(gòu)成和工藝瓊膠糖：含硫酸基少，無(wú)丙酮酸，在氯仿溶液中可溶，具有較強(qiáng)的凝膠能力瓊膠酯：帶硫酸基和羧基的酯類(lèi)，含硫酸

基高，含少數(shù)丙酮酸，在氯仿溶液中不溶，凝膠能力弱。1、瓊膠3）瓊膠的構(gòu)成和工藝3）瓊膠的構(gòu)成和工藝工藝流程4）瓊膠多糖的結(jié)構(gòu)分析瓊膠多糖為線性高分子化合物，對(duì)其結(jié)構(gòu)分析主要采用：核磁共振（NMR）分析技術(shù)和紅外光譜（IR）分析技術(shù)5）瓊膠的應(yīng)用最理想的細(xì)菌培養(yǎng)基凝膠電泳等的介質(zhì)食品添加劑(無(wú)臭，無(wú)味)，且對(duì)味道起到長(zhǎng)時(shí)間的固定作用．在醫(yī)藥方面。瓊膠用作輕度瀉藥，以預(yù)防和治療便秘，還用作藥膏基材，魚(yú)肝油乳化劑，牙科彈性印膜料等．瓊脂難以被人體消化吸收，人體對(duì)它的利用率很低，故屬于低熱量食品。食用凝膠(涼拌菜，凝凍拌菜)：食品工業(yè)用作果凍、羊羹、酸奶、軟糖果醬、冰激凌和蛋油醬穩(wěn)定劑。用量一般為0.1％～2％．2、卡拉膠原料藻：主要是角叉菜和麒麟菜兩屬的各種藻類(lèi)，還使用杉藻、銀杏藻、叉紅藻、育葉藻屬的各種藻分布：在亞洲靠近赤道附近、菲律賓和印度尼西亞有大量分布。美國(guó)、丹麥、法國(guó)、中國(guó)及日本等國(guó)都從那里進(jìn)口這些藻類(lèi)。2、卡拉膠卡拉膠的結(jié)構(gòu)卡拉膠是一種線形高分子聚合物由D-半乳糖及其衍生物以a(1—3)和β

(1—4)糖苷鍵交替連接形成的長(zhǎng)鏈大分子

卡拉膠根據(jù)其結(jié)構(gòu)組分的不同可以分為五族（βκλπω族卡拉膠）。2）卡拉膠的性質(zhì)外觀：無(wú)臭，無(wú)味的白色至淺褐黃色粉末。分子量：在10萬(wàn)-50萬(wàn)，大多數(shù)為25萬(wàn)左右，低于十萬(wàn)應(yīng)用價(jià)值大為下降。凝固性：水是卡拉膠的主要溶劑，但不同的卡拉膠溶解度不同?？ɡz與水形成的凝膠，在不引起降解的條件下具熱可逆性(加熱時(shí)凝膠融化，放冷后又凝固)。2、卡拉膠2）卡拉膠的性質(zhì)溶解性：在熱水中所有類(lèi)型的卡拉膠都溶解；所有卡拉膠都溶入熱的乳中；能溶入無(wú)水的肼中；在與水混溶的有機(jī)溶劑中，有機(jī)溶劑的濃度低時(shí)卡拉膠都能溶解，但濃度增加到一定程度時(shí)卡拉膠便被沉淀出來(lái)。2）卡拉膠的性質(zhì)反應(yīng)性：卡拉膠因分子上帶有半硫酸脂基-R-O-SO3-，具有很強(qiáng)的陰離子性，能與H+、K+、Na+、Ca+反應(yīng)生成卡拉膠酸、卡拉膠鉀鹽、鈉鹽、鈣鹽；與蛋白質(zhì)反應(yīng)能穩(wěn)定酪蛋白膠粒，在乳制品的制造中有很重要的地位。生理作用：是一種無(wú)毒而不被消化的植物纖維，可以做天然食品添加劑；在啤酒的制造中加入卡拉膠能使蛋白質(zhì)沉淀去除，起到澄清啤酒的作用，也可以用此原理去除廢水中的蛋白質(zhì)。3）卡拉膠的應(yīng)用(1)卡拉膠可用于巧克力牛奶中作穩(wěn)定劑，也可作為冰激淋的穩(wěn)定劑，使組織細(xì)膩、潤(rùn)滑適口(0.05％用量)面包和其它面包制品中加入卡拉膠可以改進(jìn)口感、外觀及蓬 松度在果凍、果醬中加入，可增加其稠度(0.6～1.2％)4）釀酒業(yè)中的啤酒加入，可去除使其發(fā)渾的蛋白質(zhì)4)在牙膏生產(chǎn)中加入，可使產(chǎn)品口感好，發(fā)泡程度高。濃縮牛奶中加入，可避免脂肪分離，口感好；在富鈣牛奶中加入可避免鈣離子沉淀?？勺鳛橥该魉浱堑闹谱髟?，在硬糖中加入可使產(chǎn)品均勻、光滑、穩(wěn)定性好。卡拉膠價(jià)格比瓊膠便宜，在一些食品工業(yè)中可代替瓊膠使用二、褐藻多糖褐藻的細(xì)胞間質(zhì)多糖主要有褐藻膠和褐藻糖膠；褐藻膠是褐藻酸的鹽類(lèi)，是由糖醛酸結(jié)合形成的線性高分子陰離子化合物；褐藻糖膠為褐藻所特有，是由巖藻糖、糖醛酸和硫酸酯等結(jié)合形成的高分子物質(zhì)。褐藻的細(xì)胞質(zhì)多糖主要為褐藻淀粉（laminaran)1、褐藻膠褐藻膠的原料：海帶、裙帶菜、昆布、羊棲菜、鼠尾藻、巨藻等二、褐藻多糖

巨藻原產(chǎn)于北美洲大西洋沿岸，澳大利亞、新西蘭、秘魯、智利及南非沿岸都有分布。我國(guó)的巨藻是1979由墨西哥引進(jìn)，現(xiàn)在大連、山東長(zhǎng)島等地養(yǎng)殖。巨藻個(gè)體較大，在我國(guó)生長(zhǎng)的巨藻長(zhǎng)達(dá)20m，在國(guó)外可達(dá)60m以上，最長(zhǎng)200-300m，喜著生于水流大的海區(qū)。巨藻：是提取褐藻膠的重要原料，也是提取其他化學(xué)藥品、藥品及甘露醇的原料。美國(guó)1929年利用巨藻開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)褐藻膠。化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)

褐藻酸由甘露糖醛酸（M）和古洛糖醛酸（G）為基本骨架連接成長(zhǎng)鏈大分子。M/G的比值與不同的原藻、不同的生長(zhǎng)周期、不同的季節(jié)、不同的部位都有關(guān)系二、褐藻多糖1）化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)測(cè)定M/G

的方法①化學(xué)方法②旋光度法③高效液相色譜法④紅外光譜法⑤NMR

法：核磁共振光譜法二、褐藻多糖2）褐藻膠的性質(zhì)溶解度：褐藻膠是褐藻酸鹽類(lèi)的統(tǒng)稱，褐藻酸在水、乙醇、丙酮、苯等有機(jī)溶劑中都不溶解。但與Na+、K+、Li+、NH4+及Mg2+、Hg2+等形成的褐藻酸鹽為水溶性；與Ca2+、Mn2+、Fe2+等形成的褐藻酸鹽為水不溶性。黏度：褐藻膠為親水性多糖膠體，具較高黏度。分子量越大，黏度越高；溫度越高黏度越大，270℃后出現(xiàn)不可逆下降；與PH有關(guān)，PH=7時(shí)黏度最大。凝膠化：M/G比值低，凝膠強(qiáng)度高而脆；M/G比值高，凝膠具有彈性，并能忍受較高強(qiáng)度鈣。金屬吸附能力：褐藻酸具有較強(qiáng)的金屬吸附能力，對(duì)高價(jià)重金屬富集能力強(qiáng)。二、褐藻多糖3）褐藻膠的應(yīng)用紡織印染工業(yè)：褐藻酸鈉粘度大，作為棉紡、蠶絲、人造纖維等輕紗上漿，所生成的薄膜有光澤、透明、有抗脹性，不起毛、耐摩擦，能使花紋鮮艷，減少斷頭，提高織布效率。

褐藻酸鈉用作活性染料色漿，優(yōu)于糧食淀粉和其它漿

料，給色量高，線條輪廓清晰，顏色均勻，成品柔軟，富有彈性，手感好，易漿洗。是近代印染業(yè)的最佳漿

料。二、褐藻多糖3）褐藻膠的應(yīng)用食品應(yīng)用：主要的食品添加劑，如作穩(wěn)定劑，增稠劑，黏合劑。添加劑，可起到增加面粉中的面筋和韌性，做出的食品體大，色澤光亮，組織細(xì)膩，耐干性好，儲(chǔ)存期長(zhǎng)；使面團(tuán)的延伸性強(qiáng)，彈性大，口感下滑，面條能減少斷頭，耐重，不渾湯。醫(yī)藥方面1、有利于膽固醇排出體外，能延緩食品通過(guò)腸道的時(shí)間；2、褐藻酸鈉可溶性纖維，能緩解或改變營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，減少碳水化合物的攥入量?？勺觥暗湍苁称贰?，并具降糖減肥的作用。3、具降血壓，抗血液凝結(jié)，抑制血小板凝聚的作用，并降低血液粘稠度，對(duì)治療白血病有一定療效。4、用褐藻酸鈉制作代血漿，濃度低，粘度高，可經(jīng)沸煮消毒，與血型無(wú)關(guān)，適合緊急情況下的救護(hù)，無(wú)需驗(yàn)血。3）褐藻膠的應(yīng)用醫(yī)藥方面5、古洛糖醛酸對(duì)核爆炸釋放的有毒的半衰期長(zhǎng)的鍶一90有排出作用。6、可用來(lái)作止血棉、止血紗布、燙傷紗布等。7、可吸收膽鹽，增加糞中膽鹽的排出，縮小機(jī)體的膽固醇含量，降低血脂濃度，

故可作為肥胖癥、糖尿病、直腸結(jié)腸癌、習(xí)慣性便秘患者的療效食品。3）褐藻膠的應(yīng)用日用化工方面：牙膏、牙粉、洗滌劑、作增稠劑，乳化劑、發(fā)泡劑；其它方面：褐藻酸鈉還可作紙上漿劑，鑄造翻砂，魚(yú)蝦餌科的黏合劑、殺蟲(chóng)劑(農(nóng)藥的緩釋劑)、樹(shù)脂染料、照相膠片、水處理、種子處理等。3）褐藻膠的應(yīng)用2、褐藻膠糖二、褐藻多糖二、褐藻多糖2、褐藻膠糖原藻：生長(zhǎng)于潮間帶的且長(zhǎng)時(shí)間與空氣接觸的褐藻中。如：墨角藻（20%）。而生活與海洋較深處的海帶類(lèi)含量較低（1%-2%）。性質(zhì)：相對(duì)分子量在13萬(wàn)-20萬(wàn)之間。能溶于水、稀酸和稀堿，但不溶于有機(jī)溶劑。純褐藻多糖具有結(jié)合金屬離子的作用，特別是二價(jià)金屬離子，因此可以作為對(duì)Cd、Ba、Sr、Pb等二價(jià)金屬離子的組合劑或阻吸劑。三、綠藻多糖綠藻自古以來(lái)就被食用，但工業(yè)化較少。綠藻的細(xì)胞間質(zhì)多糖多屬于水溶性多糖，主要是中性聚糖和硫酸多糖，硫酸多糖

結(jié)構(gòu)復(fù)雜，糖組分種類(lèi)多，稱為雜多糖。

綠藻中的石莼中可用不同方法提取L-鼠李糖、D-木糖、D-葡萄糖等單糖。第三章海藻化學(xué)第一節(jié)海藻的一般成分第二節(jié)海藻生物多糖第三節(jié)海藻中脂類(lèi)物質(zhì)第四節(jié)海藻色素第五節(jié)海藻中的含氮化合物第六節(jié)海藻中的其他成分第三節(jié)海藻中的脂類(lèi)物質(zhì)1、海藻脂肪酸的組成海藻中的脂肪酸一般為偶數(shù)碳鏈的直鏈脂肪酸（從C14----C22各種種類(lèi)）。海藻中16碳、18碳、20碳系列不飽和脂肪酸占總脂肪酸70％以上。以紅藻、褐藻、綠藻的順序，20碳不飽和脂肪酸含量逐漸降低，18碳不飽和脂肪酸含量逐漸增高。不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸的區(qū)別與作用2、海藻極性脂質(zhì)藻類(lèi)的極性脂質(zhì)主要有糖脂、磷脂、及特殊極性脂質(zhì)這些物質(zhì)是藻類(lèi)（紅藻、褐藻、綠藻）代謝過(guò)程的重要中間產(chǎn)物或重要的藻體組成部分，參與代謝。第三章海藻化學(xué)第一節(jié)海藻的一般成分第二節(jié)海藻生物多糖第三節(jié)海藻中脂類(lèi)物質(zhì)第四節(jié)海藻色素第五節(jié)海藻中的含氮化合物第六節(jié)海藻中的其他成分第四節(jié)海藻色素所有海藻都含有葉綠素a，其他色素如葉綠素

b、c、d和類(lèi)胡蘿卜素、藻膽色素均為輔助色素。一、葉綠素二、海藻中的類(lèi)胡蘿卜素三、海藻中的藻膽蛋白一、葉綠素葉綠素的測(cè)定葉綠素是一類(lèi)不穩(wěn)定的化合物，在強(qiáng)光下易氧化，用酸處理可脫去分子中的鎂離子生成脫鎂葉綠素。葉綠素的a的含量的計(jì)算：C=（D660-D730）*V*10/890C為葉綠素a的濃度，V是體積，D660和D730分別是在波長(zhǎng)660nm和730nm時(shí)的吸光值，比消光系數(shù)為890.二、海藻中的類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)胡蘿卜素：脂溶性的黃色、橙色、或棕色色素。主要功能：捕獲光能，傳遞給葉綠素a進(jìn)行光合作用，并具有電子輸送、輔酶、輸氧、防止光氧化等功能。三、海藻中的藻膽蛋白顏色：紅色、粉紅色、藍(lán)色存在于紅藻、藍(lán)藻、隱藻中第三章海藻化學(xué)第一節(jié)海藻的一般成分第二節(jié)海藻生物多糖第三節(jié)海藻中脂類(lèi)物質(zhì)第四節(jié)海藻色素第五節(jié)海藻中的含氮化合物第六節(jié)海藻中的其他成分第五節(jié)海藻中的含氮化合物海藻中的氮含量是衡量海藻蛋白質(zhì)含量變化的重要指標(biāo)。海藻中的氮分為蛋白氮（70-90%）和非蛋白氮兩部分海藻的含氮量因海藻種類(lèi)、生長(zhǎng)季節(jié)、地點(diǎn)、部位等因素的不同而有明顯差異。一、海藻蛋白質(zhì)褐藻：海帶和裙帶菜的粗蛋白含量5%-20% 馬尾藻科的海黍子和鼠尾藻17%-25%紅藻：甘紫菜、海蘿、蜈蚣藻20%-30%綠藻：滸苔和礪菜16%-20%第五節(jié)海藻中的含氮化合物二、游離氨基酸是海藻重要的呈味成分之一海藻中的游離氨基酸大部分為常見(jiàn)的20種常見(jiàn)氨基酸，天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、丙氨酸（Ala）等含量最高。不同藻類(lèi)的游離氨基酸含量不同：Madgwich研究表明：澳大利亞褐藻中Asp比紅藻多；褐藻和綠藻中Ala比較多Takagi研究表明：海帶、甘紫菜等中Glu和Ala含量特別多，甘紫菜和石莼的Asp比Glu多。。。。。第五節(jié)海藻中的含氮化合物三、海藻中的特殊氨基酸