鹽度對堿煮法提取龍須菜瓊膠主要質量指標的影響

柯德森，白培恒，黃敏晴，林　婷，李素苗，肖敬旺，王土連，楊禮香，巫錦雄

（廣州大學生命科學學院，廣東廣州　510006）

鹽度對堿煮法提取龍須菜瓊膠主要質量指標的影響

柯德森，白培恒，黃敏晴，林婷，李素苗，肖敬旺，王土連，楊禮香，巫錦雄

（廣州大學生命科學學院，廣東廣州510006）

探究堿煮法提取龍須菜瓊膠時，鹽度變化對提取龍須菜瓊膠的出膠率、灰分含量和硫酸基含量等瓊膠主要質量指標的影響，為優化利用海水提取龍須菜瓊膠工藝提供依據.在提取瓊膠的堿處理條件分別為高溫低堿（90℃，8％NaOH）、中溫中堿（60℃，12％NaOH）與室溫高堿（25℃，20％NaOH）時，測量不同鹽度下提取的瓊膠樣品的主要質量指標.結果顯示：鹽度變化在各種堿處理條件下對瓊膠的出膠率、灰分含量與硫酸基含量均沒有顯著影響.提示利用海水代替淡水提取龍須菜瓊膠的可行性，同時表明在海水提取龍須菜瓊膠的工藝設計過程中無須特別關注水中的含鹽量.

龍須菜；堿處理；鹽度；瓊膠

瓊膠是食品醫藥工業、日用化工、科學研究等領域非常重要的原材料［1－4］，其生產原料主要是石花菜（Gelidium amansii）和龍須菜（Gracilaria lemaneiformis）.其中龍須菜瓊膠含量高達20％以上，其瓊膠是江蘺中質量最好的［5－7］.

龍須菜提取瓊膠的傳統工藝主要是堿煮法，工藝過程均使用淡水，需要耗費大量淡水，每生產1t瓊膠需耗水700t左右［8－9］.在淡水資源日趨緊張的環境中，研究利用海水代替淡水提取瓊膠的新技術將緩解淡水需求壓力，具有重要的環保和經濟價值［10－12］.

龍須菜提取瓊膠國內通用的堿煮法工藝流程：龍須菜預處理→堿處理→酸化→漂白→清洗→浸泡→加熱提膠→過濾→冷凝→產品［11－12］.本實驗室前期研究結果表明，提取瓊膠的生產工藝中以堿處理過程最為關鍵，堿處理的溫度、濃度、堿煮時間均明顯影響瓊膠的質量［13－16］.堿處理方法有濃堿法、高溫稀堿法與冷堿法，后兩者方法提取的瓊膠的出膠率和凝膠強度較好［17－18］.

海水與淡水的主要差別在于其具有一定的鹽度，因此，開發海水代替淡水提取龍須菜瓊膠的關鍵是明確鹽度變化對提取產品質量的影響.由于堿煮過程是龍須菜瓊膠提取質量的決定因素，本文將探究在堿煮法中海水鹽度對瓊膠提膠率及主要質量指標（包括灰份含量及硫酸基含量）的影響，旨在明確利用海水進行堿處理時海水鹽度的合適范圍，為優化海水提取龍須菜瓊膠的新工藝提供依據.

1　材料與方法

1.1試驗材料

材料為龍須菜干品，2014年購于廣東省南澳島，為當年3月份收獲自然曬干.實驗時選取質地一致的材料，洗凈涼干并剪切成大小約3cm的藻枝，然后混合均勻，用密封袋裝好.每次實驗隨機稱量藻枝8.0g，以保證每批實驗材料的一致性.

1.2試驗方法

龍須菜瓊膠的提取工藝流程參照文莉莉等的方法進行［13－14］，基本過程包括：取材、堿處理、酸化、提膠、干燥，實驗分別在不同的堿處理條件及不同鹽度下進行，提取過程其它步驟保持不變.首先配制各濃度氯化鈉溶液，用蒸餾水分別配成鹽度為0、5、10、15、20、25、30、35、40g·L－1的氯化鈉溶液，其中30g·L－1即為普通海水鹽度，鹽度0～10、15～25、30～40g·L－1分別稱為低、中、高鹽度.然后用相應濃度的氯化鈉溶液，配制質量分數為8％、12％、20％的NaOH溶液.分別按表1設計的3種堿處理條件進行瓊膠提取.提膠后置于恒溫烘箱58℃烘干，用于測量瓊膠提取得率及瓊膠產品各項質量指標的變化.

表1　實驗堿處理條件設計Table 1　The experimental conditions for alkali treatment

1.3主要質量指標測定方法

瓊膠提膠率的測定參照黃婷婷等和趙謀明等的方法［6，14］，出膠率表示為單位質量龍須菜提取得到的瓊膠產品百分比（％，w/w）.主要質量指標包括瓊膠灰分含量及硫酸基含量，其中瓊膠灰分含量的測定參照趙謀明等的方法［14］，表示為單位質量樣品中灰分含量質量百分比（％，w/w）；瓊膠硫酸基含量的測定參照叢建波等的方法進行［19］，樣品硫酸基的含量表示為單位質量瓊膠的硫酸基質量百分比（％，w/w）.

1.4統計分析

每組實驗的平行實驗數為3，以平均值表示測量結果，采用Excel 2007對數據進行單因素方差分析.

2　實驗結果與分析

2.13種堿處理條件下的出膠率、灰分含量與硫酸基含量的分析

按表1設計的高溫低堿、中溫中堿與常溫高堿進行堿煮處理，其他步驟保持一致，對得到的瓊膠樣品進行檢測，以龍須菜瓊膠的出膠率、灰分含量以及硫酸基含量為主要指標，得出表2.

表2　不同堿處理條件下鹽度對瓊膠提取率及主要質量指標的影響（n＝3）Table 2　Effect of salinity on the extraction rate and main quality index of agar under different alkali treatment conditions

2.2高溫低堿條件下不同鹽度對瓊膠質量的影響分析

由表2的數據可知，在瓊膠提取過程中以高溫（90℃）低堿（8％）處理條件時，瓊膠的平均出膠率為13.96％，灰分平均含量為2.352％，硫酸基平均含量為0.482％.分別對不同鹽度出膠率、灰分含量和硫酸基含量進行方差分析，結果見表3.

從表3可知，高溫低堿條件下不同鹽度提取的瓊膠在出膠率、灰分含量及硫酸基含量的差異分析均表明：F＜F0.05（2，6）＝5.14，P＞0.05，故認為在高溫低堿條件下，不同鹽度對出膠率、灰分含量與硫酸基含量都沒有明顯影響，不同鹽度實驗結果所出現的差異主要由于誤差造成.

表3　高溫低堿條件下不同鹽度對瓊膠出膠率、灰分含量及硫酸基含量的影響方差分析Table 3　The variance analysis for the effect of salinity on the extraction rate，ash and sulfate content in agar under the condition of high temperature and low alkali

2.3中溫中堿條件下不同鹽度對瓊膠質量的影響分析

由表2數據可見，在瓊膠提取過程中以中溫（60℃）中堿（12％）為堿處理條件時，瓊膠的平均出膠率為15.788％，灰分平均含量為2.293％，硫酸基平均含量為0.741％.在中溫中堿條件下，分別對不同鹽度提取的瓊膠出膠率、灰分含量和硫酸基含量進行方差分析，討論不同鹽度的作用，結果見表4.

表4　中溫中堿條件下不同鹽度對瓊膠出膠率、灰分含量及硫酸基含量的影響方差分析Table 4　The variance analysis for the effect of salinity on the extraction rate，ash and sulfate content in agar under the condition ofmedium temperature andmedium alkali

從表4的結果可見，中溫中堿條件下利用不同鹽度的溶液提取瓊膠的出瓊率、灰分含量及硫酸基含量的測量結果的方差分析顯示，其F值均為：F＜F0.05（2，6）＝5.14，P＞0.05，故認為在中溫中堿條件下，不同鹽度對瓊膠的出膠率、灰分含量及硫酸基含量沒有顯著影響，不同鹽度下提膠結果的不同主要由于實驗的誤差造成.

2.4常溫高堿條件下不同鹽度對瓊膠質量的影響分析

常溫（25℃）高堿（20％）為堿處理條件時，瓊膠的平均出膠率為16.317％，灰分平均含量為3.630％，硫酸基平均含量為0.765％（表2）.在常溫高堿條件下，分別對不同鹽度對出膠率、灰分含量和硫酸基含量的影響進行方差分析，討論不同鹽度的作用，結果見表5.

表5　常溫高堿條件下不同鹽度對瓊膠出膠率、灰分及硫酸基含量的影響方差分析Table 5　The variance analysis for the effect of salinity on the extraction rate，ash and sulfate content in agar under the condition of normal temperature and high alkali

從表5可見，常溫高堿條件下不同鹽度對提取瓊膠的提膠率、灰分含量及硫酸基含量的影響方差分析均顯示，其F＜F0.05（2，6）＝5.14，P＞0.05，故認為在常溫高堿條件下，不同鹽度對瓊膠的出膠率、產品灰分含量及硫酸基含量均沒有顯著影響，不同鹽度下提取瓊膠的結果的不同主要由于誤差造成.

3　討論與結論

海水代替淡水提取龍須菜瓊膠具有重要的環境和經濟價值［20］，其能否成功的關鍵在于海水代替淡水后提取的瓊膠的出膠率以及灰分含量和硫酸基含量等衡量產品質量的關鍵指標是否受到海水的明顯影響，而海水的影響因素中鹽度的影響是最為根本的［9－10］.本實驗通過對不同處理條件下不同鹽度溶液提取瓊膠質量的測量及差異性分析，結果顯示，在每種堿處理條件下，不同的鹽度對瓊膠的出膠率、灰分含量和硫酸基含量都沒有顯著影響，表明鹽度變化不能明顯影響瓊膠質量，本實驗所得到不同鹽度實驗結果的差異只是隨機的實驗誤差.

柯德森等［10］研究了海水提取龍須菜瓊膠的堿處理條件優化，其結果表明，影響出膠率、灰分含量與硫酸基含量的因素很多，堿處理溫度、堿液濃度與堿煮時間對龍須菜瓊膠的質量有非常重要的作用.從本實驗的研究結果看（表2），不同堿處理方式對龍須菜瓊膠的提膠率、灰分含量及硫酸基含量均有明顯影響，這與柯德森等的研究結果［10］是一致的.目前已報導的有關利用海水提取龍須菜瓊膠的工藝只是研究了正常鹽度下的海水配制堿液時的處理結果，并沒有涉及鹽度本身的變化對瓊膠提取結果的影響［9－10，21］，本實驗對此進行了充分的探討.由于提取的瓊膠出膠率、灰分含量及硫酸基含量不僅可能受到鹽度的影響，同時也必將受到堿處理條件變化的影響，為此本文分別設置了高溫低堿、中溫中堿及常溫高堿3種典型的堿處理方式，并分別在各種堿處理條件下進行大量的實驗，通過詳細的方差分析比較不同鹽度下的差異性.方差分析的結果明確顯示，雖然不同鹽度下的瓊膠提取率、灰分含量及硫酸基含量均有一定的變化，但這種變化在統計水平上均未達到顯著的水平.

綜合以上數據分析，在溫度與堿液濃度為高溫（90℃）低堿（8％）、中溫（60℃）中堿（12％）與室溫（25℃）高堿（20％）的堿處理條件下，不同鹽度水溶液代替淡水提取所得瓊膠樣品經檢測顯示，在這3種實驗條件下，不同鹽度對瓊膠的出膠率、灰分含量與硫酸基含量沒有顯著差異.結果提示，海水代替淡水提取龍須菜瓊膠對提膠質量沒有顯著影響，同時表明在利用海水提取龍須菜瓊膠工藝設計中無須特別關注水中的含鹽量.

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Effects of salinities on main quality indicators of agar extracted from Gracilaria lemaneiform is w ith alkali cooking method

KEDe-sen，BAIPei-heng，HUANG M in-qing，LIN Ting，LISu-m iao，XIAO Jing-wang，WANG Tu-lian，YANG Li-xiang，WU Jin-xiong

（School of Life Sciences，Guangzhou University，Guangzhou 510006，China）

The effects of different salinities on the yield percentage，ash content and the sulfate content of agar extraction from G.lemaneiformis with the alkali cookingmethod were studied，which is to provide the basis for improving the agar extraction technician from Gracilaria lemaneiformis by using sea water.Experiments were carried out in the following three conditions：treatment temperature of 90℃with alkali concentration of 8％，treatment temperature of60℃with alkali concentration of12％，and treatment temperature of90℃with alkali concentration of 20％.The results showed that different salinitieswere not positively correlated to the agar yield percentage，ash content and the sulfate content in all the three experiment conditions，which suggested that the salinitieswere not the key factors and did not need to be paid special attention to in the process of agar extraction from G.lemaneiformis by using sea water.

Grcilaria lemaneiformis；alkali treatment；salinity；agar

1671-4229（2015）06-0026-05

S 986.3

A

2015－08－16；

2015－10－11

廣東省自然科學基金資助項目（2014A030313531）；廣東省專業綜合改革試點資助項目（生物工程，粵教高函〔2013〕113號）；廣州市科技計劃資助項目（1563000645）；2014廣東省級大學生創新訓練資助項目（201411078032）.

柯德森（1966－），男，教授，博士.E-mail：270820679＠qq.com

【責任編輯：周全】