1、琼胶或其衍生物的应用 0912214陈阳摘要：综述琼胶或其衍生物的应用及应用前景的展望。关键词 琼胶 琼脂糖 琼脂胶 琼胶，俗称洋菜、冻粉或冻胶，是由红海藻纲中提取的亲水性胶体。据据中华人民共和国药典记载，琼脂“系自石花菜Gelidi-umamamiiLantx或其他数种红藻类植物中浸出并经脱水干燥的黏液质” ；按美国药典定义，琼脂是一种从Rhodophyceae类的某些海藻萃取的亲水胶体；按化学结构上来说，琼脂是一类以半乳糖为主要成分的一种高分子多糖。早在上世纪70年代，科学工作者对琼脂作了详细的研究，基本弄清了它的化学组成与结构。琼脂是由半乳糖和半乳糖的衍生物构成的长链形多糖。琼脂主要是由
2、琼脂糖和琼脂胶两部分组成。作为胶凝剂的琼脂糖，是形成凝胶的组分，而琼脂胶是非凝胶部分，也是商业琼脂提取过程中力图除去的部分。琼脂中含有的琼脂糖越多，琼脂的凝胶强度就越高，其应用价值也越高。琼胶由中性的琼脂糖( agarose) 和离子性的琼脂胶( agaropectin) 组成,琼脂胶与琼脂糖结构类似，不同之处是可被硫酸酯化。琼胶或其衍生物的应用一琼脂的物化特性及在食品工业中的应用琼脂的物化性质首先是溶解性。常温下，琼脂不溶于水和无机、有机溶剂，它只微溶于乙醇胺和甲酰胺，但在加热条件下可溶于水和某些溶剂。干琼脂在常温下可吸水溶胀，吸水率达 20 倍，加热到 95可溶于水形成溶液。琼胶溶液在室温
3、下可形成凝胶，与其它能形成凝胶的物质相比，在相同浓度下其凝胶能力最强，0.1%的琼脂溶液在 30左右即可凝固。琼脂也可溶解在沸腾的低浓度乙醇（30%-50%）溶液中。在某些高浓度的电解质溶液，如硫酸钠、硫酸镁或硫酸铵中，可使其盐析而析出。研究发现，琼脂还可以溶解于多种其他的溶剂。其次是絮凝。琼脂溶液加入 10 倍体积的乙醇、异丙醇或丙酮，可以使琼脂从水溶液中絮凝析出。同样，饱和硫酸钙、硫酸镁或硫酸铵溶液，可以使琼脂溶液发生盐析。利用这一特性，在琼脂提取工艺中，可用于琼脂凝胶脱水。再次是凝胶温度滞后性。琼脂凝胶是热可逆性凝胶，凝胶加热时融化，冷置后便凝固，能够重复进行。琼脂溶液的凝固点一般在 3
4、2-43之间，而琼脂凝胶的熔点一般在75-90之间。熔点远高于凝固点是琼脂的特有现象，称为“滞后现象”。琼脂的许多应用优越性就体现在它的这种高滞后性。第四是黏度。琼脂水溶液（溶胶）的黏性随原料种类、原料质量、提取条件、溶液pH、无机盐类的多少以及测定时琼脂浓度、温度和加入电解质的不同而有所不同。一般情况下，凝固能力强的天然多糖，其溶液的黏度则较低。由于琼脂具有很强的凝固能力，因此，其黏度较低。石花菜琼脂具有很高的凝胶强度，其黏度比江蓠琼脂低。工业琼脂在提取过程中，因经过化学试剂处理，受到一定程度的破坏，其黏度较低。第五是非酸性降解。大量的黏度、衍射和凝胶强度实验与研究证明，纯净的干琼脂的稳定性
5、很好，在室温下很难降解。但含有杂质、高温、超声波、强 射线、强烈搅拌等因素可使琼脂分子链发生断裂而降解，使琼脂某些理化性质恶化。第六是凝胶。琼脂的最大特点是具有凝胶性，即使浓度为 0.004%的琼脂溶液，在常温下也能形成凝胶。同其它能形成凝胶的物质相比，琼脂在相同浓度下其凝胶强度最大。琼脂形成凝胶时，无需任何助凝剂，凝胶强度的大小与原料的种类、生长环境、采集季节和提取方法等有关，而且还与其化学组成和结构密切相关。琼脂强度是衡量琼脂品质的最主要指标，低强度凝胶，具有优良的分散体系的保护作用、防止扩散作用和改善产品质地的效果；高强度的凝胶，由于其具有优良的强度、弹性、回复力、相对透明性、相对渗透性
6、和可逆性，因而具有极高的应用效果和价值。琼脂在食品工业中的应用琼脂具有胶凝性和凝胶的稳定性，在食品中工业中常被用作增量剂、增稠剂、乳化剂、胶凝剂、稳定剂、赋形剂、助悬剂、水分保持剂。在糖果工业中，琼脂作为胶凝剂，主要用于制造软糖。根据琼脂的凝胶能力，软糖中的琼脂用量一般为 1%-2.5%，碳水化合物以蔗糖为主，淀粉糖浆为辅，其比例约为 3:2。用琼脂制造的软糖，其透明度、品质及口感均优于其它软糖。琼脂虽然作为传统的凝胶物质在糖果制作中长久应用，但实践表明其口感特性比较单一，近年来也常添加明胶、变性淀粉、果汁、果泥或瓜果等，这有助于糖果配合物料组成的多样性，有利于风味与口感的改进。顾勇等人研制的
7、南瓜软糖，其配比为蔗糖 200g、琼脂 15g、南瓜 250g、柠檬酸0.3g。生产出的产品酸甜适口，色泽金黄，嚼感细腻，有较好的弹性和韧性。在禽类和肉类罐头中，琼脂作为胶凝剂和赋形剂，可以形成为有效粘合碎肉的凝胶，消除罐头中食品组织发生脆碎。其用量是罐头中清汤的 0.2%-2.0%。在八宝粥、银耳燕窝、羹类罐头食品中，使用 0.3%-0.5%的琼脂作为增稠剂、稳定剂，可以改善口感，使其他添加物分散均一，防止沉淀、分层。琼脂用在饮料类产品中，可作为助悬剂，使饮料中固型物悬浮均匀，不下沉。其悬浮时间及保质期长，是其它助悬剂无法代替的。产品透明度、流动性更好，口感爽滑无异味。琼脂在果粒饮料中表现出
8、优异的悬浮效果，当浓度为 0.001%-0.005%时即可使果粒悬浮均匀。在果冻制造过程中添加琼脂，可作为稳定剂和胶凝剂，使颗粒悬浮均匀，不沉淀，不分层。根据琼脂的胶凝能力，一般用量为 0.15%-0.3%。琼脂用于冷饮食品，如冰棒、冰淇淋等各种冷冻制品中，可减少冰晶，提高抗热融性，使产品更加爽口。在冰淇淋生产中，琼脂可改善冰淇淋的组织状态，提高冰淇淋的黏度和膨胀率，防止冰晶析出，使制品组织细腻轻滑，其使用量为 0.3%左右。琼脂与刺槐豆胶、明胶相配合，对丰富冷饮食品的质地和提高香味稳定性方面起到极其优异的作用，并能防止脱水收缩和表面结皮。作为稳定剂的最佳浓度是：琼脂 0.12%、刺槐豆胶 0
9、.07%、明胶 0.2%。琼脂可作为填充剂、膨松剂和保水剂，广泛地用于多种焙烤食品中。如焙烤食品生产厂将琼脂用于曲奇饼、奶油夹心派的外壳、馅饼、糕饼甜心表层的酥皮、蛋白酥皮筒等。琼脂还可以作为填充剂和膨松剂，代替淀粉制造麦片糊、无淀粉面包和餐后点心。在焙烤食品中，琼脂使用量一般为 0.1%-1.0%。琼脂可有效降低奶制品的离浆性、增强稳定性和乳化性，广泛地应用于乳制品中。在法国软白干酪、奶油乳饼、发酵牛奶制品中添加琼脂，具有很好的稳定性和韧性，也有助于改善干酪的稠度和切片性。在乳制品中琼脂的用量一般为 0.05%-0.85%，与甘露胶、黄原胶复合使用效果更好。在糖衣食品中，琼脂可作为糖衣的稳定
10、剂，还可以防止食品与包装的粘连。糖衣食品中琼脂的含量通常为 0.2%-0.5%。以需要的糖量为基准，琼脂的浓度达到 0.5%-1.0%时，可作为油饼透明糖衣的稳定剂，从而提高透明糖衣的黏度和在油饼表面的黏着力，促使凝胶较快速凝固并增加柔韧性，以减少表面缺陷和裂纹。在应用中，琼脂通常与其他植物胶如瓜尔胶和槐豆胶混合使用。琼脂用于肉制品加工，可以有效保持产品的风味。琼脂用于灌制香肠、熏制或腓制肉制品，可明显保护其胶体以防止风味散失。因此，烹调的火腿也可浇盖含有琼脂和抗坏血酸的溶液。包装以后，经琼脂处理过的肉制品比未处理的和只用抗坏血酸单独处理的肉制品更能保持原有的风味。琼脂在酿造行业作为啤酒、酱油
11、和食用醋的澄清剂以加速和改善产品澄清。琼脂以其独特的物化性质，如高熔点、不易霉变的特性，作为明胶的替代品，替代明胶在各方面使用。二在生物技术领域的应用1琼胶最早用于生物领域是用作微生物培养基，现在这一用途仍被广泛使用，而且被更广泛地应用于其他实验的基质。例如：进行组织培养，研究组织成分变化；培养病毒合成相应的cDNA，用于癌症研究等。2琼胶糖或其衍生物可作为稳定的基质来固定细胞、酶、微生物（如酵母菌）等，用来研究细胞、酶的一些作用过程或者它们的功能、特性，有时还利用被固定物质起某些作用。例如：将细胞固定后研究它的新陈代谢、光合作用或利用它水解蛋白质、合成DNA，给原油脱硫等；将酵母菌固定用来生
12、产乙醇。 3琼胶或琼胶糖及衍生物作为亲和吸附剂，可用来分离核酸，纯化蛋白质、酶等，还可用来做免疫亲合色谱，进行血液灌注。4以琼胶糖或其衍生物作为分离介质，通过普通电泳、（制备）等电聚焦电泳、脉冲场凝胶电泳等技术检测、分离和制备DNA、RNA、蛋白质、多肽、酶、脂蛋白、糖蛋白、血红蛋白、抗原、小细胞器和微粒、噬菌体及相关微粒等。这已成为生命大分子研究中不可或缺的手段。还有人用它做病因研究。5琼胶糖还被应用到尺寸排阻色谱、疏水相互作用色谱等色谱技术中。在免疫学研究中，也常用琼胶来做凝胶扩散基质。三在医药方面的应用琼胶可用作泻药，以预防和治疗便秘。尚可用作药膏基材、鱼肝油乳化剂、牙科弹性印料等。琼胶
13、本生属于海洋天然多糖物质，含有丰富的水溶性食物纤维，低热量，具有排毒养颜和降血糖等保健效果，对人体由许多保健作用，例如降血脂、整肠、排毒和美容美肤等作用，因此备受人们的欢迎。四其他方面的应用 其他方面的应用如药品、炸药；石油钻探用作凝固剂；生产包装用的可食性纤维，做金属吸附剂；过滤铵盐等。应用前景展望琼脂在食品工业、医药工业、日用化工和生物工程等许多方面应用广泛。除此之外，琼脂本身含有丰富的水溶性食物纤维，具有排毒养颜、降血糖、降血脂等保健功效，已成为食品市场的新宠。据不完全统计，每年琼脂的全球需求量约为 3 万吨，而近十多年来，由于受到原料的限制，全世界琼脂的年生产量仅为 2 万吨左右，供需
14、缺口 1 万多吨。国际市场的琼脂价格也不断上升。据预测，琼脂每年约有 5 亿美元的市场。琼脂产业的发展，推动了琼脂类海藻养殖业的快速发展，解决了大量的劳动就业和促进了农村经济的增长。另外，藻类通过自身的光合作用消化海水中的碳、氨、磷、硫等营养物质，从而维持了海洋生态环境平衡，促进了其它如贝类经济动物的养殖。因此，琼脂产业的发展具有重要的经济效益、社会效益和生态效益，同时还直接或间接地成为构建海洋渔业生态链和海洋渔业产业经济链不可或少的纽带。随着琼脂在食品工业的广泛应用，必将具有广阔的市场前景。参考文献 1海洋天然物质化学 主编 甘建红 周培根 2 琼胶的研究及进展 王璐 李知恩3琼胶的降解及其
15、产物的开发应用 缪伏荣 李忠荣( 福建省农业科学院畜牧兽医研究所, 福建福州350003)4几种红藻琼脂的组分结构及理化性质的比较5细菌降解琼胶的研究进展 Research advance on agar degradation by bacteria6中国寒天(速溶琼脂)的功能性及其在食品中的应用研究7江蓠加工高强度琼胶机理及其应用研究8. 琼胶和卡拉胶的生产和应用9盐度对细基江蓠繁枝变型的生长、琼胶产量和组成的影响 10 细基江蓠繁枝变种 Gracilaria tenuistipitata var liui 的生长,C:N 比及琼胶的产量、组成和质量的变化11 琼胶寡糖高效毛细管电泳分离分析方法研究12不同氮磷浓度及氮磷比对龙须菜生长和琼胶含量的影响 13产琼胶酶海洋细菌的分离、鉴定及其分解琼胶实验14 坛紫菜琼胶生产工艺的研究15龙须菜琼胶糖的制备及其副产物的研究
