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1、目录海藻糖的提取与分离实验设计2前言 2关键词 21、海藻糖的理化性质21.1密度21.2熔点21.3溶解热21.4甜度21.5溶解性、晶体析出性21.6高玻璃化转变温度31.7低吸湿性和保水性31.8耐热、耐酸性31.9着色性32、海藻糖的功效作用32.1保护功能32.2抑制淀粉老化42.3防止蛋白质变性42.4抑制鱼腥味的产生42.5抑制脂质氧化变质52.6矫味作用53、海藻糖提取分离的原理和影响因素的预判53.1提取分离原理53.2海藻糖标准曲线的绘制原理63.3粉末活性炭脱色脱蛋白效果的表征73.4离子交换树脂脱盐脱色效果的表征73.5相关影响因素74、海藻糖提取分离的实验设计84.1
2、实验原料与器材84.2海藻糖提取与分离工艺流程94.2.1实验流程94.2.2相关因素对海藻糖提取效率的影响94.2.3相关因素对粉末活性炭脱色脱蛋白效率的影响114.2.4相关因素对离子交换柱脱盐脱色效率的影响155、总结17参考文献18海藻糖的提取与分离实验设计化学132牟丽慧1301020414前言 海藻糖是由两个葡萄糖分子以a , a ,1,1-糖苷键构成的非还 原性糖，广泛存在于海藻、酵母、霉菌、食用菌、虾、昆虫及生物体 内，具有保湿性、抗寒抗旱性、耐热耐酸性等特殊的生物学功能，对 生物大分子和生物体均有非特异性的保护作用。现如今，海藻糖已在 生物制剂、化妆品、烘焙产品、水产畜产加工
3、、米面制品、饮料和糖 果以及农林种植等各个行业广泛使用。因此对于海藻糖的提取与分离 的研究格外重要，本文将介绍海藻糖的理化性质、功效作用以及应用 现状，并阐述对酵母中海藻糖的提取与分离工艺的实验设计。关键词酵母、海藻糖、性质、功能、提取分离1、海藻糖的理化性质1.1密度：结晶海藻糖1.512 g/cm 3。1.2熔点：结晶海藻糖97C，于130C失水；无水海藻糖210.5C。1.3溶解热：结晶海藻糖57.8KJ/mol，无水海藻糖53.4KJ/mol。1.4甜度：相当于蔗糖的45%，是一种甜味柔和的优质糖质。其温和 的甜味比砂糖更为持久，可改善高砂糖含量食品的甜腻感，与其他的 甜味料配合，能将
4、食品素材特有的味感提升出来。1.5溶解性、晶体析出性：海藻糖易溶于水、热乙醇、冰醋酸， 不溶于乙醚、丙酮。海藻糖在水中的溶解度随温度变化较为明显。低 温时在水中的溶解度比砂糖低，与麦芽糖相同。此外，海藻糖易于结 晶，结晶性能良好。1.6高玻璃化转变温度：海藻糖具有双糖中最高的玻璃化转变温 度，高达115C，因而把海藻糖加入到其他的食品中时，能有效地提 高其玻璃化转变温度，更容易形成玻璃化状态，可以发挥保持玻璃化， 保持新鲜度的作用。1.7低吸湿性和保水性：二水结晶海藻糖在相对湿度92%以下无吸 湿性，而无水海藻糖在相对湿度30%以上有吸湿性。这一性质使其既 具有低吸湿性，又具有高保湿性功能。1
5、.8耐热、耐酸性：于100C加热24h海藻糖仍可保存99%以上。 这种特殊的分子结构赋予了海藻糖分子极强的稳定性，是天然二糖中 最稳定的分子。1.9着色性：海藻糖不会引起美拉德反应。和甘氨酸于100C反应 90min不呈色，和聚蛋白胨120C反应90min不呈色，有利于保持食 品色泽，适合于须加热处理或高温保存的食品、饮料等1。2、海藻糖的功效作用2.1保护功能海藻糖的功能最特别的地方是其生物学特性，在很多生物体内海 藻糖不仅以游离糖的成分存在，还是各种糖脂的重要组成部分。常年 生活热带沙漠中的一些植物和昆虫，在阳光暴晒之下几乎完全脱水， 但是仍然保持着生物活性，以极低的新陈代谢长期保持生存状
6、态，一 旦遇水就能恢复正常生命活动，就是因为体内存在着较高浓度的海藻 糖。研究表明，许多物种在极端条件下，比如高温、高压、冷冻等条 件下，可以通过调节体内海藻糖来抵御外界的影响。此外海藻糖还具 有酒精耐受性，并具有较强的抗辐射的功效。海藻糖除了具有出色的生活学功效之外，在食品应用中也具有众 多的功效，比如抑制淀粉老化、防止蛋白质变性、抑制鱼腥味的产生、 抑制脂质氧化变质、矫味作用等。2.2抑制淀粉老化海藻糖在抑制淀粉老化方面比蔗糖以及麦芽糖等要有明显的优 势。研究发现在含有淀粉和白砂糖的溶液中，用海藻糖部分替代白砂 糖，能有效延缓淀粉老化的进程。2.3防止蛋白质变性牛奶、豆制品、蛋类以及鱼虾等
7、海鲜类产品，在产品加工过程中， 由于加热、冷冻或者干燥等工序的影响，化学性质会发生变化，产生 沉淀现象，就是所谓的蛋白变性。实验证明，一些富含蛋白质的食品 在添加海藻糖之后，有明显的防止蛋白变性的效果。2.4抑制鱼腥味的产生在鱼类食品加工过程，尤其是在加热处理时会产生三甲胺，这就 是鱼类食品令人不快的腥味的主要成分，在加热前加入海藻糖能抑制 三甲胺的生成，降低不快臭味的产生，添加海藻糖，也能减轻鸡、鸭、 鹅肉等怪味。2.5抑制脂质氧化变质脂类物质氧化会产生过氧化物和挥发性醛等，使食品风味变差甚 至失去食用价值，海藻糖对油脂构成成分中的脂肪酸分解具有很好的 抑制作用。2.6矫味作用少量添加一些物
8、质调整食品口味和香味，这种现象叫做矫味、矫 香作用。若把海藻糖少量添加在食品材料里，就可起到广泛的矫味、 矫香作用。3、海藻糖提取分离的原理和影响因素的预判3.1提取分离原理从活性干酵母中提取海藻糖的原理是在高温和乙醇或水的共同 作用下使酵母细胞破碎，海藻糖从破碎的细胞中释放出来。同时，酵 母细胞内的蛋白质、色素等杂质也释放出来，分散在提取剂中，因此 需要对提取液进行脱色脱蛋白质处理。本实验设计选用粉末活性炭直 接处理提取液，脱色脱蛋白同步完成，操作条件水浴振荡。pH、温度、 活性炭用量、脱色脱蛋白时间、搅拌速度、是影响活性炭脱色脱蛋白 质的因素。经活性炭处理过后的海藻糖提取液中含有大量的的盐
9、类及 少量色素，因此可以用离子交换树脂进一步处理以除去盐类及少量色 素。离子交换树脂有很强的离子交换能力，它能除去溶液中的阴阳离 子杂质以及离子型的色素，尤其是大孔型离子交换树脂,不但能吸附离 子型的杂质,还能吸附各种非离子型杂质，因此本实验设计选用大孔离子交换树脂并组成离子交换柱对海藻糖提取液进行脱盐脱色精制。3.2海藻糖标准曲线的绘制原理要想比较不同条件下海藻糖提取的效率，必须要找到一个可以测出海 藻糖含量的方法，本实验设计引用蒽酮法和海藻糖标准曲线来测海藻 糖含量。(1) 称取海藻糖标准样品l0mL，加蒸馏水定容至100mL得到标准液。分别取 0.5mL，1mL，2mL,3mL,4mL,
10、5mL, 6mL, 7mL, 8mL 标准液置于 己编号的l0mL容量瓶中，加蒸馏水定容。(2) 称取葱酮固体25mg加50mL浓硫酸配制成硫酸蕙酮溶液置于烧杯 中(用时配制)。(3) 分别从上述l0mL容量瓶中各取1mL海藻糖溶液置于编号的试管 中，各加4mL蕙酮溶液，另外取一个试管加1mL蒸馏水和4mL蕙酮溶 液作为参比液。将它们混合均匀后放入冷水中，然后置于沸水浴中煮 l0min后立即取出放入冷水中迅速冷却，等到各管溶液达室温后，用 lcm厚度的比色皿，以参比液为空白，迅速测定其余各管的光吸收值。(4) 以各管海藻糖的浓度为横坐标(mg/mL)，吸光度(A620nm)为纵坐 标，画出糖含
11、量与A620nm值的相关标准曲线，用最小二乘法回归得 标准曲线方程。3.3粉末活性炭脱色脱蛋白效果的表征 AA 本实验用脱色率来表示蛋白质和色素的脱除效果。脱色率用AAA2 计算（A1为海藻糖提取液脱色脱蛋白前于420nm下测量的吸光度，A2 为海藻糖提取液在用活性炭脱色脱蛋白后于 420nm下测量的吸光 度）。3.4离子交换树脂脱盐脱色效果的表征脱盐效果的表征：利用电导率法测定溶液中的总离子含量。因海藻糖 提取液中离子种类繁多，所以采用复合电极测定溶液的电导率来表征 溶液中离子的含量。脱色效果的表征：海藻糖提取液中的色素含量可用紫外分光光度法进 行测定。3.5相关影响因素从液泡中释放出的海藻
12、糖酶能将海藻糖水解为葡萄糖，本实验中 海藻糖酶的活性是影响海藻糖提取率的关键因素，而乙醇能够抑制酶 的活性，因此在本次实验设计中选择乙醇做提取剂。影响提取率的具 体因素有乙醇体积分数、料液比、提取温度、提取时间。影响脱色脱 蛋白效率的因素有pH、温度、活性炭用量、脱色脱蛋白时间、搅拌 速度。影响大孔离子交换树脂脱盐脱色的效率的因素有阴阳离子树脂 的组装顺序、填充比例、提取液的流速（此时提取液的pH及温度取前面实验得到的最佳提取pH和提取温度）。明确实验原理和相关影响因 素有助于下一步的实验设计。4、海藻糖提取分离的实验设计4.1实验原料与器材实验试剂安琪活性干酵母（湖北安琪酵母股份有限公司）9
13、5%乙醇（天津化学试剂有限公司）98%硫酸（天津文达希贵试剂化工厂）蕙酮（分析纯，江苏石浦试剂厂）海藻糖标准品（上海恒信化学试剂有限公司）实验仪器旋转蒸发器RE-52A型（上海亚荣生化仪器厂）LDZ-2型低速自动平衡离心机（北京医用离心机厂）PHSJ-4A型实验室pH计（哈尔滨市东联电子技术开发有限公司）FA1104电子天平（上海天平仪器厂）752紫外光栅分光光度计（上海分析仪器总厂）SHB-III循环水式真空泵（郑州长城科工贸有限公司）容量瓶（10ml,50ml,200ml,1000ml）量筒（50ml）移液管（5ml,1ml,0.25ml）锥形瓶、烧杯、试管若干、布什漏斗、抽滤瓶34.2海
14、藻糖提取与分离工艺流程4.2.1实验流程：活性干酵母-乙醇溶液高温提取-离心-上清液 -粉末活性炭脱色脱蛋白-离子交换树脂脱盐脱色-清液-浓缩- 结晶-过滤及干燥-成品4.2.2相关因素对海藻糖提取效率的影响422.1单因素实验一一乙醇浓度分别取10g活性干酵母依次加入体积分数为20%，30%，40%，50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%的100ml乙醇溶液中，在80C下于旋转 蒸发器内搅拌提取1小时得到海藻糖提取液，然后以3000r/min的速 度离心20分钟，倒出上清液，将上清液稀释到适当倍数，利用分光 光度计在620nm下测吸光度并根据海藻糖标准曲线方程计算出海藻
15、糖含量，并填入表一，然后比较分析。表一海藻糖提取单因素实验（乙醇浓度）实验结果2乙醇浓度030%40%50%60%70%80%90%100%吸光度海藻糖含量通过比较分析，可以得出最优提取乙醇浓度A。422.2单因素实验一料液比分别取0.5g活性干酵母与浓度A的乙醇溶液按料液比1 ： 5、1 ： 10、 1 ： 15、1 ： 20、1 ： 25、1 ： 30、1 ： 35、1 : 40、1 ： 45、1 : 50 混合， 在80C下于旋转蒸发器内搅拌提取1小时。将提取液以3000r/min 离心20分钟，倾出上清液。将上清液稀释到适当的倍数，利用分光 光度计在620nm下测吸光度并根据海藻糖标准曲线方程计算出海藻 糖含量，并填入表二，然后比较分析。表二：海藻糖提取单因素实验（料液比）实验结果固液比 1 ： 51 ： 101 ： 151 ： 201 ： 251 ： 301 ： 451 ： 50吸光度海藻糖含量经过比较分析，可以得出最优料液配比为B。422.3单因素实验一一取温度以料液比为B的比例混合海藻糖和乙醇溶液，分别在50C, 60C，
