添加剂海藻酸钠在各领域的应用及其发展前景

食品添加剂海藻酸钠在各领域的应用及其发展前景食品081 江鹏学号：040811103一．海藻酸钠的介绍海藻酸钠，一种天然多糖，具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性。

1881年，英国化学家E.C.Stanford首先对褐色海藻中的海藻酸盐提取物进行科学研究。

他发现该褐藻酸的提取物具有几种很有趣的特性，它具有浓缩溶液、形成凝胶和成膜的能力。

基于此，他提出了几项工业化生产的申请。

但是，海藻酸盐直到50年之后才进行大规模工业化生产。

商业化生产始于1927年，现在全世界每年约生产30000吨，其中30％用于食品工业，剩下的用于其它工业，制药业和牙科。

海藻酸钠英文名 Sodium alginate （常用简写 SA或NaAlg）别名褐藻酸钠；褐藻胶分子式 (C6H7NaO6)x 用途食品工业，其它工业，制药业和牙科CAS号 9005-38-3海藻酸钠又名褐藻酸钠、海带胶、褐藻胶、藻酸盐，是由海带中提取的天然多糖碳水化合物。

广泛应用于食品、医药、纺织、印染、造纸、日用化工等产品，作为增稠剂、乳化剂、稳定剂、粘合剂、上浆剂等使用。

自八十年代以来，褐藻酸钠在食品应用方面得到新的拓展。

褐藻酸钠不仅是一种安全的食品添加剂，而且可作为仿生食品或疗效食品的基材，由于它实际上是一种天然纤维素，可减缓脂肪糖和胆盐的吸收，具有降低血清胆固醇、血中甘油三酯和血糖的作用，可预防高血压、糖尿病、肥胖症等现代病。

它在肠道中能抑制有害金属如锶、镉、铅等在体内的积累，正是因为褐藻酸钠这些重要作用，在国内外已日益被人们所重视。

日本人把富含有褐藻酸钠的食品称为“长寿食品”，美国人则称其为“奇妙的食品添加剂”。

构成海藻酸钠(C6H7O8Na)n主要由海藻酸的钠盐组成，由a-L-甘露糖醛酸(M 单元)与b-D-古罗糖醛酸(G单元)依靠1,4-糖苷键连接并由不同比例的GM、MM 和GG片段组成的共聚物。

分子量商品用海藻酸钠的分子量通常象多糖一样，比较分散。

因此，一种海藻酸钠的分子量通常代表该组所有分子的平均值。

最常见的表达分子量的方式是数均分子量（Mn）和重均分子量（Mw）。

这两个由下列公式定义：这里Ni=具有特定分子重量Mi的分子数目，Wi=具有特定分子重量Mi的分子的重量。

在多分散性分子群中，通常Mw>Mn。

Mw/Mn的系数为分散性指数，海藻酸钠商品的指数经典范围为 1.5～2.5。

最常用的决定分子量的方法为建立在内在粘性和光散射测定基础上计算而出的。

分子式 (C6H7NaO6)xpH值海藻酸钠微溶于水，不溶于大部分有机溶剂。

它溶于碱性溶液，使溶液具有粘性。

海藻酸钠粉末遇水变湿，微粒的水合作用使其表面具有粘性。

然后微粒迅速粘合在一起形成团块，团块很缓慢的完全水化并溶解。

如果水中含有其它与海藻酸盐竞争水合的化合物，则海藻酸钠更难溶解于水中。

水中的糖、淀粉或蛋白质会降低海藻酸钠的水合速率，混合时间有必要延长。

单价阳离子的盐（如NaCl）在浓度高于0.5%时也会有类似的作用。

海藻酸钠在1%的蒸馏水溶液中的pH值约为7.2。

稳定性海藻酸钠具有吸湿性，平衡时所含水分的多少取决于相对湿度。

干燥的海藻酸钠在密封良好的容器内于25℃及以下温度储存相当稳定。

海藻酸钠溶液在pH5～9时稳定。

聚合度（DP）和分子量与海藻酸钠溶液的粘性直接相关，储藏时粘性的降低可用来估量海藻酸钠去聚合的程度。

高聚合度的海藻酸钠稳定性不及低聚合度的海藻酸钠。

据报道海藻酸钠可经质子催化水解，该水解取决于时间、pH和温度。

藻酸丙二醇酯溶液在室温下、pH3～4时稳定；pH小于2或大于6时，即使在室温下粘性也会很快降低。

二．海藻酸钠在各领域的应用2.1海藻酸钠在生物加工过程中的应用海藻酸钠包埋法制备固定化菠萝蛋白酶以海藻酸钠为载体,包埋法固定菠萝蛋白酶,对固定化条件进行优化,同时探讨固定化菠萝蛋白酶的部分酶学性能。

结果表明:固定化菠萝蛋白酶的质量受海藻酸钠质量分数、固定化酶量、固定化时间以及CaCl2质量分数的影响,其最佳固定化条件为:海藻酸钠质量分数110% , CaCl2质量分数3% ,固定化酶液量与海藻酸钠体积之比1∶2,固定化时间60 min,在此条件下,制备的固定化菠萝蛋白酶的比活力为21118 U /g (湿质量载体) ,由此制得的固定化酶的最适pH为716,与游离酶相比,升高了018 个pH单位,同时显示固定化菠萝蛋白酶能耐受较高的碱性环境,固定化酶最适温度与游离酶相同,均为50 ℃,固定化酶在较高温度范围内, 仍能保持较高的相对活力。

2.2海藻酸钠在食品工业的研究2.2.1大豆分离蛋白乳化稳定性的研究随着食品工业的发展，食品科学家们发现大豆分离蛋白在某些功能上不能充分满足食品加工的需要，特别是近10年来，食品加工中已经要求具有某些特殊功能性质的大豆分离蛋白的问世。

因此改善大豆分离蛋白的功能性成为了当今研究的一个焦点。

大豆分离蛋白的许多重要功能特性，如：凝胶特性、乳化特性和起泡特性等，会因为一些多糖类的添加而大大改善。

经过研究表明，海藻酸钠对SPI的乳化稳定性的影响也比较明显。

海藻酸钠的添加量为2%时，SPI-海藻酸钠体系有最大的乳化稳定性值，随着PH的升高，SPI-海藻酸钠体系ESI也不断提高；随着NaCL浓度的增加，SPI-海藻酸钠体系的ESI值先增大后减小；温度对SPI-海藻酸钠体系的ESI没有明显的影响。

在单因素实验的基础上，进行了响应面分析研究，接过表明，当PH值为8，NaCL 浓度为3%和海藻酸钠添加量为0.2%是时，体系的ESI具有最大值。

2.2.2海藻酸钠对植物蛋白饮料稳定性影响研究海藻酸钠对植物蛋白饮料稳定性影响研究大豆蛋白饮料和花生乳，是深受我国人民喜爱传统饮料。

与牛奶相比，不仅营养丰富，且不含胆固醇和乳糖，极适合心脑血管疾病及乳糖不耐症患者饮用。

发展植物蛋白饮料（例如花生乳）是适应国情，提高国民蛋白质摄入量一个补充措施；另一方面，花生乳营养丰富，呈有特有花生香味，符合中国广大消费者嗜好要求，是一种价廉物美营养性饮料。

海藻酸钠对植物蛋白饮料具有良好贮存稳定性，已成为使用最为普遍的蛋白饮料增稠剂；但若单一使用海藻酸钠作为植物蛋白饮料增稠剂，效果并不理想，应与其它增稠剂和乳化剂配比，以提高植物蛋白饮料稳定性。

研究表明：（1）海藻酸钠对植物蛋白饮料稳定性具有重要影响，不同粘度海藻酸钠对花生乳稳定性影响不同。

对于特定粘度海藻酸钠而言，在一定范围内随浓度增加，饮料稳定性增强；但超过一定值后；随浓度增加，饮料稳定性变弱。

（2）植物蛋白饮料使用单一食用级CMC–Na、黄原胶、海藻酸钠都达不到较好稳定效果。

三者经复配后添加到植物蛋白饮料中，能产生协同增效作用。

综合稳定效果和感官评定，得出复配稳定剂最优配方为：CMC–Na 0.05%、黄原胶0.01%、海藻酸钠0.01%、蔗糖酯0.09%、单甘油酯0.06%。

2.3 海藻酸钠在医药化工领域的研究及应用海藻酸钠在药物控释中的应用2.3.1酸敏感材料海藻酸钙凝胶具有PH依赖特性、粒径适宜、可防止突释、口服无毒等特点，所以常作为酸敏感性药物的载体材料。

孙淑萍等制备的萘普生海藻酸钙凝胶微丸具有很好的肠溶特性，外观好，载药量高（62%），在模拟胃液中2h 释放率小于3.1% ，在模拟肠液中45min 释放达到95%以上。

刘丹等制备了规整分散性好、粒径均匀的多柔比星海藻酸钙微球，载药量达30% ，具有较好的缓释作用，可满足临床治疗动脉栓塞的需要。

2.3.2疏水性控释材料 Tateshita 等制备了硝苯地平海藻酸钙凝胶微球，以市场销售的硝苯地平缓释片Adalat-L20为对照品进行了狗体内药代动力学研究。

结果表明，前者缓释可达24h，有效血药浓度可以维持10h，后者在口服1h 后就达到了最高血药浓度，24h 后已检测不到药物，且药时曲线下面积前者是后者的25倍。

说明海藻酸钙凝胶可以作为疏水性药物的载体材料。

2.3.3大分子包埋材料海藻酸钠微囊是一类蛋白药物或多肽等其他大分子药物的控释好材料。

研究表明，胰岛素、水蛭素等多肽包埋在海藻酸钙(壳聚糖微囊中，在模拟胃液中没有明显释放，而在模拟肠液中释放较快，这将有效提高多肽药物的生物活性与利用率。

近年用控制释放体系治疗雄性激素缺乏症和前列腺癌已取得了较好的效果。

Takagi等研究了海藻酸钠凝胶在包埋脂质体的过程中对药物包埋率的影响，发现海藻酸钠使得脂质体内的水溶性药物泄漏，且与聚合物浓度、混合时间及钙离子有关，而从凝胶中挤压出水则不影响脂质体的包埋率。

在药物的释放介质中药物的释放主要靠凝胶的降解，降解后仍有药物包埋在脂质体中。

海藻酸盐凝胶微胶囊包埋小牛胸腺012 作为检测肠胃致癌物的载体的体内研究结果表明，经过小鼠肠胃，012 可达到较高回收率，而且也不会失活。

可见，海藻酸盐凝胶也可以用于核酸释放体系中。

展望海藻酸钠由于良好的生物降解性和生物相容性，已大量用作药物控释材料。

海藻酸钠的药物控释应用主要以口服药剂的研究为主，特别是口服多肽药物，而对于片剂、脂质体、纳米粒等其他众多剂型的应用研究以及海藻酸钠的固定化细胞移植、生物组织内活性成分的保护控释、大量小分子合成药物的缓释研究有待深入。

海藻酸钠凝胶可以作为药物控释材料直接应用，然而其水凝胶的载药量、强度与韧性不甚理想，应用受限，可以通过共混以及化学改性来改善其力学性能。

智能化也是海藻酸钠载药材料的发展趋势，可以通过与其他高分子物质接枝共聚得到温度与PH双重敏感的互穿网络水凝胶体系。

对这些方面的深入研究，将有力地推动海藻酸钠在药物控释应用技术的发展。

2.4海藻酸钠在医药制剂方面的应用海藻酸钠在制剂中研究现状海藻酸钠系多糖类化合物,常用稀碱从褐藻中提取而得。

可溶于不同温度的水中,溶于乙醇、乙醚及其他有机溶剂;不同分子量产品的粘度有差异。

海藻酸钙不溶于水,可用氯化钙固化成囊。

海藻酸钠是稳定、无毒、成膜性或成球性较好,是最常用的囊材与载体材料。

2.4.1缓释作用以盐酸普罗帕酮为模型药物,比较海藻酸钠、脱乙酰壳多糖以及两者混合物骨架的缓释作用和释药特性。

结果表明海藻酸钠与脱乙酰壳多糖混合物的缓释作用最好,释药速度受递质pH 的影响较小,当二者比例为1∶1 或3∶2 时,缓释片在人工胃液和人工肠液中的释药规律相近。

又以盐酸普罗帕酮、盐酸地尔硫和硝酸异山梨酯为模型药物,研究不同分子量的海藻酸钠骨架片剂中释药规律。

结果表明,海藻酸钠的分子量与释药速度间有良好的线性关系。

根据这一关系可以预测已知分子量海藻酸钠的释药情况,为海藻酸钠缓释片剂的处方设计及实际应用提供理论依据。

2.4.2 包裹和包膜作用用胎垂体细胞加2. 2 %海藻酸钠进行包裹。

经6 d 培养后,微囊移植于兔腹腔内。

每周从兔腹腔中取出微囊,在显微镜下观察其形态。