一种褐藻酸钠的制备方法

技术领域

本发明涉及海藻酸盐加工技术领域，具体来讲，涉及一种褐藻酸钠的制备方法。

背景技术

褐藻酸盐是从海带、马尾藻、巨藻、泡叶藻等褐藻中提取的一种天然多糖，常广泛应用于食品、饮料、医药等产品。

褐藻酸盐生产工艺流程一般为褐藻浸泡、消化、加水稀释、精滤、加入氯化钙使水溶性褐藻酸钠转化成水不溶性褐藻酸钙、加入盐酸转变成褐藻酸后脱水中和转化成褐藻酸盐。上述生产过程有如下问题：1、褐藻消化后物料粘稠难以分离。2、消化后的物料为便于后续分离提纯，需加入大量水稀释，水耗高，处理效率低。3、为生产超低粘度褐藻酸钠，如果在生产过程中降解褐藻酸钠，会导致后续钙化、酸化困难，提取率低。4、不能有效去除褐藻酸盐所含蛋白、色素等碱溶性物质以及微生物、重金属等，产品纯度低，透明度差，使其应用领域受到很大限制。目前较常用的超低粘度褐藻酸盐的制备技术是一是褐藻酸盐颗粒加氧化剂降或辐照降解，会导致氧化剂或辐照残留，产品溶解后气味大且粘度下降率高，而且褐藻酸盐的生产过程物料黏稠度高难分离，蛋白质和色素无法去除，产品透明度低。二是酸块高温降解，解决了气味残留及粘度下降率问题，但酸块生产过程依然存在物料黏稠度高难分离问题。

专利CN106749752A中公开了一种超低粘度胶的制备方法。该制备方法是将以褐藻为原料经过浸泡、固色、消化、稀释等工艺得到海藻酸，然后加热降解海藻酸，最后将降解后的海藻酸加碱固相中和得到超低粘度褐藻酸盐，该专利解决了氧化剂残留问题，但生产过程中需要用大量水稀释物料，物料黏稠度高难分离，生产流程长，产品纯度低透明度差，并且采用固相中和方法，中和不完全，产品粘度稳定性差。

专利CN1631905A中公开了褐藻低聚糖的生产工艺是在海藻酸钠中加入双氧水降解，存在双氧水用量大，产品有异味，粘度下降率大等问题。

专利CN102643882B中公开了一种褐藻胶寡糖的提取工艺，包括制备海带粉、浸泡、纤维素酶酶解、消化、离心过滤、漂白、褐藻胶裂解酶酶解、高速离心精滤、酒精脱水九个步骤。该专利采用在消化离心过滤后加双氧水和裂解酶生产褐藻寡糖，其降低粘度过程发生在消化之后，物料黏稠，难分离，因此生产过程需要加入大量水稀释物料，加入的双氧水会导致氧化剂残留问题。

发明内容

针对现有技术中制备超低粘度褐藻酸钠方法存在的不足，本发明提供了一种高效、高纯度超低粘度褐藻酸钠制备方法，本发明将褐藻先加碱消化然后加入裂解酶进行降解得到低分子量超低粘度褐藻酸钠胶液，然后依次进行分离、纯化、提取、干燥粉碎得到高纯度超低粘度褐藻酸钠。所述高纯度超低粘度褐藻酸钠10％质量浓度溶液粘度为200-400mpa·s，且每生产一吨褐藻酸钠用水量为普通生产工艺的20-30％，生产效率提高4-5倍，同时褐藻酸钠质量能够达到食品安全的要求，能够直接应用于食品行业。

本发明提供了一种褐藻酸钠的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1：将褐藻浸洗，加碱进行消化反应。

S2：加酸调节步骤S1溶液pH至中性，加入裂解酶进行降解得到褐藻酸钠胶液。

S3：将褐藻酸钠胶液依次进行分离、纯化、提取、干燥粉碎，得到褐藻酸钠。

所述步骤S1中碱加入量为褐藻重量的20-25％。

所述步骤S2中pH为6-8，裂解酶加入量为褐藻重量的4-7％。

与现有技术相比，本发明至少取得以下有益效果中的一项：

(1)本发明褐藻酸钠的制备方法，先通过加碱进行消化，然后加入裂解酶降解消化后的褐藻胶液，将黏稠胶液降解成较稀的流动性好的胶液，便于后续分离提纯，同时每生产一吨褐藻酸钠用水量为普通生产工艺的20-30％，大大降低了生产过程中用水量多的问题。

(2)本发明通过离心机实现固液分离。使用离心机去除大颗粒固体，得到澄清的褐藻酸钠胶液。省去了传统生产褐藻胶的发泡和静置漂浮等工序，缩短了工艺流程，提高了生产效率。

(3)本发明通过使用板框和活性炭吸附滤除褐藻酸钠中色素和腥味，达到提纯的目的。

(4)本发明将澄清的褐藻酸钠胶液过5KDal超滤膜，滤除氯化钠等水溶性盐，截留浓缩褐藻酸钠分子，提高了褐藻酸钠的纯度。

(5)本发明制备得到的高纯度超低粘度褐藻酸钠10％质量浓度溶液粘度为200-400mpa·s，且每生产一吨褐藻酸钠用水量为普通生产工艺的20-30％，生产效率提高4-5倍，同时褐藻酸钠质量能够达到食品安全的要求，能够直接应用于食品行业。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明褐藻酸钠制备流程图的一个示例性实施例。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的一个示例性实施例中，褐藻酸钠的制备方法包括以下步骤：

S1：将褐藻浸洗，加碱进行消化反应。

S2：加酸调节步骤S1溶液pH至中性，加入裂解酶进行降解得到低分子量超低粘度褐藻酸钠胶液。

S3：将低分子量超低粘度褐藻酸钠胶液依次进行分离、纯化、提取、干燥粉碎，得到褐藻酸钠；本发明褐藻酸钠的制备流程参考图1所示。

所述步骤S1中碱加入量为褐藻重量的20-25％。

所述步骤S2中pH为6-8，裂解酶加入量为褐藻重量的5-6％。

可选的，所述步骤S1中碱为碳酸钠或氢氧化钠；优选的，所述步骤S1中碱为碳酸钠。

可选的，所述步骤S1中碱加入量为褐藻重量的20-23％。优选的，所述步骤S1中碱加入量为褐藻重量的21-22％。加碱量过多会造成纯碱过量浪费；加碱不足，会导致反应不完全，褐藻酸钠收率低。

可选的，所述步骤S1中消化反应温度为30-40℃，消化时间7-9h；优选的，所述步骤S1中消化反应温度为34-37℃。消化反应温度过高，浪费蒸汽，消化反应温度过低会导致反应不完全。

可选的，裂解酶可以是纤维素酶。可选的，所述步骤S2中降解温度控制在30-40℃；优选的，所述步骤S2中降解温度控制在33-36℃。该降解温度范围有利于发挥裂解酶活性，避免温度过高导致酶失活。

优选的，所述步骤S2中pH为7，此时裂解酶活性最高。避免pH过高或过低导致裂解酶失活。

可选的，裂解酶加入量为褐藻重量的5-6％。优选的，裂解酶加入量为褐藻重量的5.5％。

可选的，所述步骤S3中纯化步骤包括：采用板框和活性炭吸附滤除色素和腥味。具体的，板框为透气率60-150L/m

可选的，所述步骤S3中提取步骤包括：采用超滤膜截留浓缩褐藻酸钠分子，滤除可溶性行盐；其中，超滤膜为5KDal的超滤膜。

可选的，所述步骤S3中分离步骤包括：通过离心机分离去除水不溶性杂质，得到澄清的超低粘度褐藻酸钠溶液。具体的，离心机转速为2000-4000r/min，分离因数为3000-4000G。

可选的，褐藻可以是海带、泡叶藻和马尾藻中的一种或几种。

可选的，步骤S2中酸可以是盐酸、醋酸、硝酸中的一种

实施例1

褐藻酸钠的制备方法包括以下步骤：

S1：将海带用水浸洗，然后加入干海带重量5倍的水，添加20％碳酸钠，40℃下进行消化8小时，得到粘稠的褐藻酸钠溶液。

S2：向粘稠的褐藻酸钠溶液中加入盐酸调节pH至7，然后加入干褐藻重量5％的纤维素酶搅拌降解20min，得到低分子量超低粘度褐藻酸钠胶液。

S3：将低分子量超低粘度褐藻酸钠胶液使用离心机去除胶液中水不溶性杂质，转速设置3000r/min，分离因数3500G。然后加入0.4‰的食品级活性炭，搅拌20min后，使用板框压滤机过滤，板框为透气率60-150L/m

经检测，所得高纯度、超低粘度褐藻酸钠10％质量浓度溶液粘度200mpa.s，将样品在50℃恒温箱中放置48h后再进行粘度检测，产品自身的粘度下降，粘度下降率8％，证明本发明制备得到的高纯度超低粘度褐藻酸钠性质稳定；含水量＜10％，透明度65cm，95％过120目，铅含量＜4ppm，砷含量＜2ppm，细菌总数≤1000cfu/g，霉菌、酵母菌≤100cfu/g。

实施例2

褐藻酸钠的制备方法包括以下步骤：

S1：将海带用水浸洗，然后加入干海带重量5倍的水，添加25％碳酸钠，30℃下进行消化8小时，得到粘稠的褐藻酸钠溶液。

S2：向粘稠的褐藻酸钠溶液中加入盐酸调节pH至6，然后加入干褐藻重量4％的纤维素酶搅拌降解20min，得到低分子量超低粘度褐藻酸钠胶液。

S3：将低分子量超低粘度褐藻酸钠胶液使用离心机去除胶液中水不溶性杂质，转速设置3000r/min，分离因数3500G。然后加入0.4‰的食品级活性炭，搅拌20min后，使用板框压滤机过滤，板框为透气率60-150L/m

经检测，所得高纯度、超低粘度褐藻酸钠10％质量浓度溶液粘度300mpa.s，将样品在50℃恒温箱中放置48h后再进行粘度检测，粘度下降率8％，含水量＜15％，透明度66cm，95％过120目，铅含量＜4ppm，砷含量＜2ppm，细菌总数≤1000cfu/g，霉菌、酵母菌≤100cfu/g。

实施例3

褐藻酸钠的制备方法包括以下步骤：

S1：将海带用水浸洗，然后加入干海带重量7倍的水，添加22％碳酸钠，35℃下进行消化8小时，得到粘稠的褐藻酸钠溶液。

S2：向粘稠的褐藻酸钠溶液中加入盐酸调节pH至8，然后加入干褐藻重量6％的纤维素酶搅拌降解20min，得到低分子量超低粘度褐藻酸钠胶液。

S3：将低分子量超低粘度褐藻酸钠胶液使用离心机去除胶液中水不溶性杂质，转速设置3000r/min，分离因数3500G。然后加入0.4‰的食品级活性炭，搅拌20min后，使用板框压滤机过滤，板框为透气率60-150L/m

经检测，所得高纯度、超低粘度褐藻酸钠10％质量浓度溶液粘度350mpa.s，将样品在50℃恒温箱中放置48h后再进行粘度检测，粘度下降率9％，含水量＜15％，透明度65cm，95％过120目，铅含量＜4ppm，砷含量＜2ppm，细菌总数≤1000cfu/g，霉菌、酵母菌≤100cfu/g。

实施例4

褐藻酸钠的制备方法包括以下步骤：

S1：将海带用水浸洗，然后加入干海带重量7倍的水，添加23％碳酸钠，37℃下进行消化8小时，得到粘稠的褐藻酸钠溶液。

S2：向粘稠的褐藻酸钠溶液中加入盐酸调节pH至7，然后加入干褐藻重量5.5％的纤维素酶搅拌降解20min，得到低分子量超低粘度褐藻酸钠胶液。

S3：将低分子量超低粘度褐藻酸钠胶液使用离心机去除胶液中水不溶性杂质，转速设置3000r/min，分离因数3500G。然后加入0.4‰的食品级活性炭，搅拌20min后，使用板框压滤机过滤，板框为透气率60-150L/m2·s的滤布，得到澄清褐藻胶液。采用陶氏5KDal超滤膜过滤去氯化钠等盐，截留出褐藻酸钠浓度5-10％，采用温度110℃进行喷雾干燥得到高纯度超低粘度褐藻酸钠。

经检测，所得高纯度、超低粘度褐藻酸钠10％质量浓度溶液粘度400mpa.s，将样品在50℃恒温箱中放置48h后再进行粘度检测，粘度下降率9％，含水量＜15％，透明度70cm，95％过120目，铅含量＜3ppm，砷含量＜2ppm，细菌总数≤1000cfu/g，霉菌、酵母菌≤100cfu/g。

对比例1

在实施例1的基础上，主要区别在于，先步骤S2加入纤维素进行酶解反应，然后进行步骤S1消化反应。

对比例2

在实施例1的基础上，主要区别在于，步骤S2中pH为4。

对比例3

在实施例1的基础上，主要区别在于，未涉及步骤S2时。

将实施例1-4和对比例1-3制备得到的褐藻酸钠进行性能测试，参考表1所示。

表1性能测试表

参考表1，实施例1-4可以看出，本发明制备得到的褐藻酸钠具有高纯度和超低粘度，10％质量浓度褐藻酸钠溶液粘度为200-400mpa.s，褐藻酸钠吨产品用水量小于500t且每生产一吨褐藻酸钠用水量为普通生产工艺的20-30％，生产效率提高4-5倍；透明度大于60cm，纯度高；褐藻酸钠10％质量浓度溶液粘度下降率＜10％，稳定性强。

对比例1与实施例1相比，对比例1先进行酶解再进行消化时，该生产过程中需要用大量水稀释物料，物料黏稠度高难分离，生产流程长，产品纯度低透明度差，稳定性差。

综上所述，本发明制备得到的褐藻酸钠远低于常规褐藻酸钠的粘度，具有更强的生物活性，生产过程中保证粘度低的同时大大降低了用水量。此外，其纯度高、透明度高、稳定性强等优点，常用于饮料、药片等。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。