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海藻酸鈉


   

海藻酸鈉,一種天然多糖,具有藥物製劑輔料所需的穩定性、溶解性、粘性和安全性。1881年,英國化學家E.C.Stanford首先對褐色海藻中的海藻酸提取物進行科學研究。他發現該褐藻酸的提取物具有幾種很有趣的特性,它具有濃縮溶液、形成凝膠和成膜的能力。基於此,他提出了幾項工業化生產的申請。但是,海藻酸鹽直到50年之後才進行大規模工業化生產。商業化生產始於1927年,現在全世界每年約生產30000噸,其中30%用於食品工業,剩下的用於其它工業,製藥業和牙科。

基本信息

  名稱 海藻酸鈉
  英文名 Sodium alginate (常用簡寫 SA或NaAlg)
  別名 褐藻酸鈉;褐藻膠
  分子式 (C6H7NaO6)x
  用途 食品工業,其它工業,製藥業和牙科
  CAS號 9005-38-3

用途

  海藻酸鈉又名褐藻酸鈉、海帶膠、褐藻膠、藻酸鹽,是由海帶中提取的天然多糖碳水化合物。廣泛應用於食品、醫藥、紡織、印染、造紙、日用化工等產品,作為增稠劑乳化劑、穩定劑、粘合劑、上漿劑等使用。自八十年代以來,褐藻酸鈉在食品應用方面得到新的拓展。褐藻酸鈉不僅是一種安全的食品添加劑,而且可作為仿生食品或療效食品的基材,由於它實際上是一種天然纖維素,可減緩脂肪糖和膽鹽吸收,具有降低血清膽固醇、血中甘油三酯血糖的作用,可預防高血壓糖尿病肥胖症等現代病。它在腸道中能抑制有害金屬如鍶、鎘、鉛等在體內的

積累,正是因為褐藻酸鈉這些重要作用,在國內外已日益被人們所重視。日本人把富含有褐藻酸鈉的食品稱為「長壽食品」,美國人則稱其為「奇妙的食品添加劑」。
  海藻酸(Alginate)是存在於褐藻類中的天然高分子,是從褐藻或細菌中提取出的天然多糖,類似於細胞外基質中的糖胺聚糖GAGs,無亞急性/慢性毒性或致癌XX,可作為食用的食品添加劑,也可作為支架材料用於醫學用途,具備良好的生物相容性[10]。海藻酸是由古洛糖醛酸(記為G段)與其立體異構體甘露糖醛酸(記為M段)兩種結構單元構成的,這兩種結構單元以三種方式(MM段、GG段和MG段)通過α-1,4糖苷鍵鏈接,從而形成一種無支鏈的線性嵌段共聚物。海藻酸很容易與一些二價陽離子結合,形成凝膠。而且,

海藻酸鈉

  其溫和的溶膠凝膠過程、良好的生物相容性使海藻酸適於作為釋放或包埋藥物、蛋白與細胞的微膠囊。當其6位上的羧基與鈉離子結合,就構成了海藻酸鈉鹽(Sodium Alginate)。海藻酸鈉的分類方法較多。從結構上分,可分為高G/M比、中G/M比、低G/M比三種。從黏度上分,可分為低黏度、中黏度和高黏度海藻酸鈉。從純度上分,可分為工業用,食用以及醫用三個級別。不同品質的海藻酸鈉對於膠珠結構的影響是很大的。一般認為,高G/M比,中低黏度的海藻酸鈉適於用來製備膠珠。而且,當膠珠應用於對於生物工程領域時,應選擇醫用級別的海藻酸鈉。

化學性質

構成

  海藻酸鈉(C6H7O8Na)n主要由海藻酸的鈉鹽組成,由a-L-甘露糖醛酸(M單元)與b-D-古羅糖醛酸(G單元)依靠1,4-糖苷鍵連接並由不同比例的GM、MM和GG片段組成的共聚物。

分子量

  商品用海藻酸鈉的分子量通常象多糖一樣,比較分散。因此,一種海藻酸鈉的分子量通常代表該組所有分子的平均值。最常見的表達分子量的方式是數均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)。這兩個由下列公式定義:
  這裡Ni=具有特定分子重量Mi的分子數目,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的係數為分散性指數,海藻酸鈉商品的指數經典範圍為1.5~2.5。最常用的決定分子量的方法為建立在內在粘性和光散射測定基礎上計算而出的。

分子式

  分子式為 (C6H7NaO6)x ,分子結構如右圖

海藻酸鈉分子式

pH值

  海藻酸鈉微溶於水,不溶於大部分有機溶劑。它溶於鹼性溶液,使溶液具有粘性。海藻酸鈉粉末遇水變濕,微粒的水合作用使其表面具有粘性。然後微粒迅速粘合在一起形成團塊,團塊很緩慢的完全水化並溶解。如果水中含有其它與海藻酸鹽競爭水合的化合物,則海藻酸鈉更難溶解于水中。水中的糖、澱粉蛋白質會降低海藻酸鈉的水合速率,混合時間有必要延長。單價陽離子的鹽(如NaCl)在濃度高於0.5%時也會有類似的作用。海藻酸鈉在1%的蒸餾水溶液中的pH值約為7.2。

穩定性

  海藻酸鈉具有吸濕性,平衡時所含水分的多少取決於相對濕度。乾燥的海藻酸鈉在密封良好的容器內于25℃及以下溫度儲存相當穩定。海藻酸鈉溶液在pH5~9時穩定。聚合度(DP)和分子量與海藻酸鈉溶液的粘性直接相關,儲藏時粘性的降低可用來估量海藻酸鈉去聚合的程度。高聚合度的海藻酸鈉穩定性不及低聚合度的海藻酸鈉。據報道海藻酸鈉可經質子催化水解,該水解取決於時間、pH和溫度。藻酸丙二醇酯溶液在室溫下、pH3~4時穩定;pH小於2或大於6時,即使在室溫下粘性也會很快降低。

物理性質

  海藻酸鈉系β無水右旋甘露蜜醛酸鈉的聚合物。
  1.形態
  海藻酸鈉為白色或淡黃色粉末,幾乎無臭無味。
  2.溶解性
  海藻酸鈉溶於水,不溶於乙醇乙醚氯仿等有機溶劑。溶於水成粘稠狀液體,1%水溶液pH值為6-8。當pH=6-9時粘性穩定,加熱至80 ℃以上時則粘性降低
  3.毒性
  海藻酸鈉無毒,LD50>5000mg/kg。
  4、凝膠性
  螯合劑對海藻酸鈉溶液性質的影響螯合劑可以絡合體系中的二價離子,使得海藻酸鈉能穩定於體系中。
  5增稠性和成膜性
  (一)作為飲料/乳品等的增稠劑海藻酸鈉在增稠方面有獨特的優勢:海藻酸鈉良好的流動性,使得添加后的飲品口感柔滑;並且可以防止產品消毒過程中的黏度下降現象。在利用海藻酸鈉作為增稠劑時,應盡量使用分子量較大的產品,適量添加Ca。。可以大大提高海藻酸鈉的黏度。(二)作為冰淇淋冷飲的穩定劑海藻酸鈉是一種高檔的穩定劑,它可使冰淇淋等冷飲食品產生平滑的外觀、柔滑的口感。由於海藻酸鈣可形成穩定熱不可逆凝膠,因而在運輸、儲藏過程中不會變粗糙(冰晶生長),不會發生由於溫度波動而引起的冰淇淋變形現象;同時這種冰淇淋食用時無異味,既提高了膨脹率又提高了融點,使得產品的質量和效益都有顯著提高。產品口感柔滑、細膩、口味良好。添加量較低,一般為1—3‰,國外添加量為5—10‰。(三)作為乳製品及飲料的穩定劑用海藻酸鈉穩定的冰凍牛乳具有良好的口感,無粘感和僵硬感,在攪拌時有粘性,並有遲滯感。

相關化學品

  海藻酸
  分子式:( C 6 H 7 O 6 H ) n
  性狀:白色或淺黃色粉末,不溶於水,無臭無味。
  主要用途:海藻酸是從海帶中提取的一種多聚糖醛酸,多用於醫藥工業,作為防肥胖劑和治療胃病的新型藥劑有較大醫用價值,同時,也是生產藻酸丙二醇酯、藻酸三乙胺藻酸雙酯鈉( PSS )等的重要原料。
  主要技術指標:
  酸值:≥ 230
  酸度 PH 值: 1.5-3.5
  乾燥失重:≤ 15.0%
  灼燒殘渣:≤ 5.0%
  鐵鹽:≤ 0.05%
  重金屬:≤ 0.004%
  砷鹽:≤ 0.0003%
  包裝規格:每袋 25 公斤 ,用複合袋包裝。
  執行標準:衛生部標準 :WS1-128-89
  海藻酸鈣
  分子式: [(C 6 H 7 O 6 ) 2 Ca] n
  性狀:白色粉末至淺黃色不定粉末狀,無臭,無味,不溶於水。
  用途:用於食品業,電焊條、 葯皮增塑劑及 濕態粘合劑。海藻酸鈣是從海帶中提取的天然碳水化合物,可作為一種鈣質添加劑,用於保健食品業。
  主要技術指標:
  鉛:≤ 0.0005%
  砷:≤ 0.0002%
  水分 : ≤ 14.0%
  灰分: 10-20 %
  重金屬:≤ 0.001%
  包裝規格:每袋 25 公斤 ,用複合袋包裝。
  執行標準: Q/JSK001-2004
  海藻酸鉀
  分子式:( C 6 H 7 O 6 K ) n
  性狀:白色至淺黃色不定形粉末,無臭,無味,不易溶於水形成粘稠溶液。
  用途:主要用於醫藥和食品工業。海藻酸鉀是一種從海帶中提取的天然多糖碳水化合物,具有降低血脂肪、血糖、膽固醇等功效,目前主要用於製藥及保健食品。同時,海藻酸鉀還是一種良好的牙科印模料及面膜塑形劑,已逐漸應用於化妝品行業。
  主要技術指標:
  粘度:根據客戶需要
  鉛:≤ 0.0005%
  砷:≤ 0.0002%
  水分:≤ 14.0%
  PH 值: 6-9.5
  含鈣量:≤ 0.3%
  水不溶物:≤ 0.30%
  硫酸灰分: 30-37%
  重金屬:≤ 0.001%
  包裝規格:每袋 25 公斤 ,用複合袋包裝。
  執行標準: Q/JSK002-2004
  超 低 粘 度 海 藻 酸 鈉
  分子式:( C 6 H 7 O 6 Na ) n
  性 狀 : 白色或淡黃色深褐色不定形粉末,無臭、無味,易溶於水,不溶於酒精等有機溶劑。
  分 類: (1) 高透明度:主要用於食品保健業。( 2 )普通透明度:用於工業、普通食品業。
  產品特點:本產品是從海帶中提取的天然多糖化合物,它與普通型海藻酸鈉的區別在於,粘度非常低,
  1 %溶液的黏度與水接近,其分子量極低,屬低分子化合物,因而具有特殊的醫療保健作用。
  主要指標:
  透明度:普通型: 4cm 左右 高透明度型: 8.5cm 以上(蒸餾水為 10cm )
  粘 度: 1 %溶液< 50 mpa.s
  其它指標同普通型海藻酸鈉
  主要應用:
  · 用於印染:噴墨印染
  · 用於食品工業:保健飲料、食品等
  · 用於醫藥:有降壓降脂作用
  包裝規格:每袋 25 公斤 ,用複合袋包裝。
  執行標準:
  藥用級:執行美國藥典ⅡⅢ版;
  食用級:執行國家 GB1976-80 ;
  工業級:執行 SC/T3401-1985 ;
  超 低 粘 度 海 藻 酸 鉀
  分子式:( C 6 H 7 O 6 K ) n
  性 狀: 淡黃色或深褐色不定形粉末,易溶於水,不溶於酒精等有機溶劑。
  產品特點 : 本產品是從海帶中提取的天然多糖,其分子量低,在 1 %水溶液時黏度幾乎為零,
  因而具有醫療和保健作用,低分子海藻酸鉀能被人體吸收,並能在腸道中與鈉離子交換,補充鉀離子排出鈉離子,起到降壓的作用,因而本產品可作為醫藥原料葯
  主要指標:
  粘度 : 1 %溶液< 4mpas
  透明度:根據用戶需要
  其它指標同普通型海藻酸鉀。
  主要應用:
  1 、用於醫藥工業,生產各種降壓、降脂藥物
  2 、用於保健食品的添加劑、飲料、啤酒
  CAS No.: 9005-38-3

應用領域

在食品上的應用

食品級海藻酸鈉

  食品級海藻酸鈉
  海藻酸鈉用以代替澱粉、明膠作冰淇淋的穩定劑,可控製冰晶的形成,改善冰淇淋口感,也可穩定糖水冰糕、冰果子露、冰凍牛奶等混合飲料。許多乳製品,如精製乳酪、摜奶油、干乳酪等利用海藻酸鈉的穩定作用可防止食品與包裝物的連粘性,可作為上乳制飾品覆蓋物,可使其穩定不變並防止糖霜酥皮開裂
  海藻酸鈉用於色拉(一種涼拌菜)調味汁,布丁(一種甜點心)、果醬、番茄醬及罐裝製品的增稠劑,以提高製品的穩定性質,減少液體滲出
  在掛麵、粉絲、米粉製作中添加海藻酸鈉可改善製品組織的粘結性,使其拉力強、彎曲度大、減少斷頭率,特別是對麵粉含量較低麵筋,效果更為明顯。在麵包、糕點等製品中添加海藻酸鈉,可改善製品內部組織的均一性和持水作用,延長貯藏時間。在冷凍甜食製品中添加可提供熱聚變保護層,改進香味逸散,提高熔點的性能。
  海藻酸鈉可做成各種凝膠食品,保持良好的膠體形態,不發生滲液或收縮,適合用於冷凍食品和人造仿型食品。還可用來覆蓋水果、肉、禽類和水產品作為保護層,與空氣不直接接觸,延長貯藏時間。還可作為麵包的糖衣、加餡填料、點心的塗蓋層、罐頭食品等自凝形成劑。在高溫、冷凍和酸性介質中仍可維

加入海藻酸鈉的人造雞蛋

持原有的形體。還可代替瓊膠製成具有彈性,不粘牙,透明的水晶軟糖。

藥物製劑上的應用

  海藻酸鈉早在1938就已收入美國藥典。海藻酸在1963年收入英國藥典。海藻酸不溶於水,但放入水中會膨脹。因此,傳統上,海藻酸鈉用作片劑的粘合劑,而海藻酸用作速釋片的崩解劑。然而,海藻酸鈉對片劑性質的影響取決於處方中放入的量,並且在有些情況下,海藻酸鈉可促進片劑的崩解。海藻酸鈉可以在制粒的過程中加入,而不是在制粒后以粉末的形式加入,這樣製作過程更簡單。與使用澱粉相比,所制的成片機械強度更大。
  海藻酸鈉也用於懸浮液、凝膠和以脂肪和油類為基質的濃縮乳劑的生產中。海藻酸鈉用於一些液體藥物中,可增強粘性,改善固體的懸浮。藻酸丙二醇酯可改善乳劑的穩定性。控釋藥物傳輸系統在衛生保健中占很重要的地位。水溶性藥物微粒從膠狀介質中分離前的時間要最小化以確保載藥量最大。然而,這對水不溶性藥物並不重要。他們發現藥物的釋放與所用藥物的溶解性有關。
  一位研究者報道海藻酸凝膠微粒的溶脹具有pH敏感性,例如微粒在蒸餾水或酸性介質中(pH1.5KCl-HCl)無變化,而在pH7.0的磷酸鹽緩衝液中迅速溶脹,尺寸變大。海藻酸鈉對酸敏感的這個特性對藥物很有用,可使藥物免受胃酸的攻擊,且在小腸中干凝膠溶脹可使藥物以期望的速率釋放。
  另一位研究者通過將海藻酸鈉在酸性條件下與戊二醛交聯后倒入乙醇溶液中製備含雙氯芬酸鈉(微溶於水)的控釋海藻酸鈉小球。包埋率為30%~71%,其值取決於製備條件。小球製備時溫度升高或與交聯物質暴露時間延長,會使包埋率降低,藥物釋放時間延長。

海藻酸鈉在印紡工業的應用

  活性染料的助染劑 海藻酸鈉在印染工業中用作活性染料色漿,優於
  糧食澱粉和其它漿料。印出的紡織品花紋鮮艷,線條清晰,給色量高,得色均勻,滲透性與可塑性均良好。海藻膠是現代印染業的最佳漿料,現已廣泛應用於棉、毛、絲、尼龍等各種織品的印花,特別適用於配製撥染印花漿。
  .經紗上漿料 我國紡織部門以海藻膠與澱粉混合或代替澱粉配製經紗漿料,不僅可以節約大量糧食,而且能使經紗的纖維不起毛,耐摩擦,斷頭率少,從而提高織布效率。海藻膠對棉纖維和合成纖維均有效。

在醫藥行業的應用

  以海藻酸硫酸酯分散劑製成的PS型胃腸雙重造影硫酸鋇製劑,具有粘度低,粒度細,附壁性好,性能穩定等特點。
  PSS是以海藻酸為原料研製的一種褐藻多糖雙酯鈉,具有抗凝血、降血脂和降低血液粘度的作用。
  用海藻膠代替橡膠、石膏作牙科印模料,不僅價格便宜,操作簡便,而且印出的齒形更準確。
  海藻膠還可製作各種劑型止血劑,包括止血海棉、止血紗布,止血薄膜,燙傷紗布,噴霧止血劑等。

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