[发明专利]角叉菜胶产品及其生产方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及角叉菜胶产品；半精制、碱处理ι-角叉菜胶；和含有此类角叉菜胶产品和半精制、碱处理ι-角叉菜胶的牙膏制剂。

背景技术

角叉菜胶是包含线性聚合物的硫酸化多糖的复杂混合物，所述线性聚合物是1→3连接的[α]-D-半乳糖单元和1→4连接的[β]-D-半乳糖单元的线性聚合物。角叉菜胶由红藻产生，其起到主要的结构多糖的作用。其位于植物组织的细胞壁和胞内基质中。商业化采集的红藻中角叉菜胶的含量通常为30％～80％，以红藻的干重为基准计。

已发现角叉菜胶可广泛用作食物成分，且在食物(例如奶制品、水性甜点胶(water dessert gel)、肉制品、糖膏剂、饮料、调味料和其它类似产品)中具有一定功能。角叉菜胶还可用于例如化妆品、牙膏和其它个人护理产品的产品中，用于软胶胶囊中，以及用于其它工业、医疗、制药和农业应用中。

角叉菜胶产品的分子量通常为约100,000～约1,000,000道尔顿。角叉菜胶在室温下能够形成几乎无穷多种具有各种凝胶点和熔点的凝胶。角叉菜胶溶液可稠化、悬浮和稳定颗粒、胶体分散体和水/油乳剂。该溶液剪切变稀，这使得它们易于抽运。并且，经剪切的溶液在静置后迅速重建粘度和悬浮能力。根据应用，角叉菜胶以ppm级至高达数百分之一的重量存在，提供胶凝、稠化、悬浮、粘合和/或产生所需的产品触感或质地(texture)的作用。

角叉菜胶通常可溶于温水，在温水中角叉菜胶形成粘稠溶液。其在绝大多数有机溶剂中不溶，通常与蛋白质形成复合物。角叉菜胶的主要类型被命名为κ(Kappa)、ι(Iota)、λ(Lambda)、ν(Nu)和μ(Mu)。这些是根据角叉菜胶中所含的重复半乳糖单元的性质来分类的。聚合物链在用酸处理时可通过水解解聚反应被切割，或在用过氧化氢处理时通过氧化解聚反应被切割。

在生产精制角叉菜胶的常规过程中，先用冷水或海水洗涤未经加工的海藻，以去除采集海藻后可能存在于其中的沙和其它颗粒。在冷洗过程中，角叉菜胶通常不会泡胀，这主要是因为海藻中的角叉菜胶与海藻的结构组分(通常为纤维素)相结合。根据海藻种类的不同，在冷洗之后，通常进行热水提取工艺，在该工艺中用碱的水溶液在高温下处理提取的角叉菜胶。通常，所用的碱是碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物，例如氢氧化钠、氢氧化钙或氢氧化钾。该高温的碱的水溶液改性步骤导致在角叉菜胶的半乳糖单元中形成3，6-去水连接键。在该改性步骤之后，过滤热提取物以去除不溶的材料，例如纤维素、半纤维素和其它颗粒，然后加入酸调节pH为7.5～10.5。然后将滤出液浓缩为约4％的角叉菜胶，以用于后续处理。提取后的任选处理步骤包括：离心和脱色。通常，通过从含有氯化钾或醇(例如异丙醇)的水溶液中沉淀提取物来获得精制的角叉菜胶。随后，干燥和碾磨所得的角叉菜胶产品。

以工业规模生产精制角叉菜胶的材料处理量受比率限制。在提取步骤之后，热的水蒸汽通常仅可包含低浓度的角叉菜胶，通常最多约为4％。在角叉菜胶浓度较高时，水蒸汽变得太粘稠而不能进行有效加工。

已对制备半精制角叉菜胶以及作为传统精制角叉菜胶低成本替代物的其它角叉菜胶产品的更为成本有效的方法进行了持续的研究。半精制角叉菜胶(semi-refined carrageenan，SRC)产品是其中极少量的海藻结构成分(主要是纤维素)被去除或未去除海藻结构成分的产品。在SRC的生产过程中，在碱改性中，与碱一起加入盐(例如氯化钾或氯化钠)。有效量的盐的存在防止了海藻结构的瓦解，抑制了从海藻中提取角叉菜胶。还可单独或与盐一起使用醇(例如异丙醇)来抑制角叉菜胶的提取。在碱改性步骤之后，保持海藻结构完整，通常干燥经加工的海藻以提供SRC。既然海藻是麒麟菜科(Euchema family)的一员，所得的SRC被认为是加工的麒麟菜科海藻(processed Euchema seaweed，PES)。