当代化工研究
Modern Chemical Research125 2020•22科研开发
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*王帅棋李裕*
(西北民族大学化工学院甘肃730030)
摘耍：卡拉胶是由含硫多糖组成的红藻天然亲水胶，具有大量凳基，是一种具有良好的凝胶稳定性、稠度和成膜性等特点的生物基材料，在各种行业中都有广泛应用.本文主要在针对卡拉胶凝胶性能和不同物质对卡拉胶凝胶特性的影响，以及卡拉胶在食晶领域、医药领 域、化工领域和能源环保领域餉近几年应用做出概括性论述及总结.其中，大部分为今年来年卡拉胶应用最新的研究成果. 关键词：卡拉胶；凝胶性能；研究进展
胸针设计中图分类号：T文献标识码：A
Research Progress on Properties and Application of Carrageenan Gel
Wiang Shuaiqi,Li Yu*
(School of Chemical Engineering,Northwest Minzu University,Gansu,730030) Abstracts Carrageenan is made up of r ed algae polysaccharide sulfur natural hydrophilic gel,with a large number of h ydroxyl groups,is a kind of g ood stability of g el consistency andfllm-jbrming characteristics of b iological materials,are-widely used in various industries.This article is mainly about the gel p roperties ofcarrageenan and the effects ofdifferent substances on the gel p roperties ofcarrageenan,and the recent application of carrageenan in f ood,medicine,chemical engineering and energy conservation.Most of t hem are the latest research results of c arrageenan application in the next year.
Key words:carrageenan；gel p roperties；the research progress
1.前言
卡拉胶是从鹿角菜、麒麟菜、石花菜等红藻中提取的一种天然型含有硫酸酯基团多糖，是亲水性胶，能够吸水膨胀具有良好凝胶性。卡拉胶稳定性强，干粉长期放置不易降解。卡拉胶有不同形态的内部硫酸酯结合，可分为K-型、I-型、A.-型、丫-型、v-型、§-型、u-型。在实际的生产应用中使用的是前三种卡拉胶其中k型卡拉胶应用最为广泛。卡拉胶具有增稠性不同的卡拉胶增稠性和凝胶性也是不同的，
K型卡拉胶与钾离子形成的坚硬的凝胶，I型卡拉胶与钙离子相互作形成柔软，富有弹性的凝胶。卡拉胶由于其独特的性质在工业生产中应用广泛，主要应用于食品领域，在其他领域的应用近年来得到迅速的发展，如医药领域、化工领域、环境保护领域等获得了广泛的研究和应用。
2.不同物质对卡拉胶凝胶特性的影响
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卡拉胶由3,6-脱水半乳糖通过a-1,3糖昔键和B-1,4键交替连接而成的非硫酸基化的或者硫酸基化的半乳糖，在1,3连接的D半乳糖单位C4上带有1个硫酸基。卡拉胶特殊的组成结构导致卡拉胶在单独成胶时，凝胶水分容易析出，脆性大，不能满足各个领域的应用要求，所以卡拉胶在实际应用时需要同其它物质联用才能达到所需的凝胶特性。
詹伟m等在k-卡拉胶中添加不同浓度的抗性糊精，结果表明，抗性糊精的加入显著影响k-卡拉胶凝胶的冻融稳定性。且冻融稳定性随抗性糊精的添加量增加而增强。与单纯k-卡拉胶相比，抗性糊精的加入可以改善k-卡拉胶的凝胶特性，且在抗性糊精添加量为4%时，k-卡拉胶的凝胶特性最好。抗性糊精加入到k-卡拉胶体系中，通过与体系内分子的相互作用，使凝胶具有更好的理化特性。闫佳楠⑵等研究了在不同PH下，虾夷扇贝雄性生殖腺酶解物与k-卡拉胶按不同比例静电复合凝聚过程的影响，结果表明凝胶在酸性条件下有致密且分布均匀的微观结构，有更好的凝胶强度以及持水能力。为新型生物聚合载体奠定基础。
3.卡拉胶在食品领域的应用
根据卡拉胶具有的性质，在食品工业中常常把卡拉胶作胶凝剂、悬浮剂、增稠剂、乳化剂和稳定剂等。用卡拉胶制成的果冻没有离水性且富有弹性。用卡拉胶制作成的透明水果软糖我国生产的很早，可口弹牙，有浓郁的果香味且成本较低。用卡拉胶制作冰激凌可增加冰淇淋的成型性和抗融性。卡拉胶在肉制品的加工中也有应用，卡拉胶能够改善肌原纤维蛋白的凝胶特性乳化特性，从而改善肉质产品的口感、质地和保水性。而这些卡拉胶在生产中的应用与其流变学特点有着密切关系，因此准确掌握卡拉胶的流变学性能及其变化规律对食品领域生产具有重要的意义。
丰暑敏⑷等用卡拉胶作为主要胶凝剂与不同食用胶复配制做成果冻外壁，用红酒做成果冻夹心。结果表明，当制作果冻外壁各物质加入比例为魔芋胶：卡拉胶：刺槐豆胶=1:2:2时效果最好是最佳胶凝剂配方，浓度为7g/L；果冻夹心部分的最佳配方为卡拉胶8g/L、柠檬酸lg/L、红葡萄酒450mL/L、白砂糖80g/L。此工艺得到的葡萄酒夹心果冻，口感酸甜最佳，有丰厚的酒香味。
4.卡拉胶在医药领域的应用
卡拉胶由于提取工艺简单、高效，因此这种海洋多糖作为原材料在医药领域也得以大规模应用。卡拉胶的硫酸多糖结构可以有效杀灭病毒，卡拉胶是一种不可消化的大分子多糖，具有可溶性膳食纤维的基本特征，可能具有调节肠道生态平衡的潜能还能起到抑制肥胖的作用凶。卡拉胶还具有降血压、抗
凝血等的作用⑷。卡拉胶由于其稳定的凝胶性和成膜性可以作为其他药物的载体。卡拉胶所具有的抗凝血、抗病毒、降血压、调节肠道平衡等特性使得其能够在医药领域得到应用。卡拉胶通过氢键作用形成的双螺旋结构实现凝胶化过程。但单纯的卡拉胶凝胶脆弱且有刚性，并且可能严重
阻燃橡胶当代化工研究
Modern Chemical Research
环氧大豆油生产工艺126科研开发2020・22
析出水分。因此复合卡拉胶凝胶在科研领域和医药工业应用中受广泛关注。
刘鹏燕⑷等，合成新型K-卡拉胶(K-CA)和黄原胶(XG)复合水凝胶，观测凝胶形貌、微结构和形成机制及其装载左氧氟沙星(LVFX)凝胶制剂的抗菌效果。利用溶胶-凝胶法合成k-CA/XG凝胶，采用自制的牛津杯法对比测试LVFX凝胶制剂的抗菌效果。结果表明，空白凝胶没有抑菌作用，LVFX凝胶制剂的杀菌效能可达到对照标准的50%。结论新型k-CA/XG复合凝胶合成，方法简便、成本低廉，同时利用该复合凝胶获得了新型抗菌药物凝胶制剂。
5.卡拉胶在化工领域的应用
⑴卡拉胶在阻燃领域的应用
有研究表明拉卡胶中含有的硫酸酯基团能与金属离子结合具有阻燃作用。卡拉胶能与其它材料进行复配合成具有生物基质的阻燃材料。还以利用卡拉对阻燃材料进行包覆制成具有阻燃效果复合型小球。卡拉胶作为天然生物质材料，符合绿阻燃剂的发展要求，使用卡拉胶制备阻燃材料有巨大的发展潜能。
王娜间等先将卡拉胶、聚磷酸钱分别和金属氧化物复配制作出复合协同阻燃剂，再将其加入到天然橡胶中制备出阻燃复合材料。根据复合阻燃材料的热稳定性能分析、阻燃 性能分析、形貌分析、动态热机械分析、力学性能分析结果表明，卡拉胶复合阻燃材料结构致密，热释放速率峰值下降了63.7%，总热释放量下降了42.0%。UL-94均达到V-0等级，L0I在26.5%〜27.3%之间，具有较好的阻燃性同时还具有抑制烟雾产生的作用。
⑵卡拉胶合成膜
目前市场上合成膜的材料主要是石化原料，由于用量大且难降解，因此白污染问题也是21世纪亟待解决的问题，
需要用环保膜材料替代。近年来，以天然高分子材料为基础制作的可食型包装代替传统塑料包装得到广泛研究，并且在食品包装材料的应用有很大的发展潜力，卡拉胶是一种天然大分子多糖，它的无毒性和成膜性可以用来制备可食性膜用于食品包装且具有抗菌效果，对人体无害、成本低同时降解性也
符合当今时代绿环保的发展要求。
望运滔间等将卡拉胶与仙草胶按不同比例混合，以仙草胶与卡拉胶配比、甘油添加量为考察因素，以卡拉胶-仙草胶溶液的流变性、复合膜的穿刺强度、水溶性和水分含量为考察指标，研究不同因素对卡拉胶-仙草胶溶液流变性能和复合膜机械性能、水分含量、溶解性的影响。研究发现，当仙草胶与卡拉胶配比为2:&甘油添加量为1.5%时，卡拉胶-仙草胶复合膜整体性能较佳。
6.在能源环保材料领域的应用
卡拉胶是一种丰富的海洋生物多糖能作为再生资源在能源环保材料方面的应用受到人们的关注。卡拉胶可以作为能源材料的无毒碳源材料应用于储能与转换器件中。卡拉胶凝胶涂层是一个新的研究热点，利用卡拉胶的凝胶性复配水性环氧树脂，可以有效减少涂层内部因水份的挥发过快而造成的微孔道缺陷。将卡拉胶吸附剂做成水渗透膜，用于污水处理“〕，卡拉胶还能改善PVA固化微生物小球固化性能，防止小球聚附作用，增强成球性。固化小球能用于污水处理。
钟成华[8]等对PVA与卡拉胶制成的包埋微生物小球和PVA 与海藻酸钠制成的包埋微生物小球的性能进行比较，并首次使用PVA+卡拉胶+膨润土混合包埋材料制作包埋小球。根据对包埋小球的传质性能分析电镜扫面结果显示添加卡拉胶的包埋小球有较好的网状孔隙结构，有利于污染物的扩散和微生物的附着生长。两种包埋小球处理废水的正交实验、单因素影响实验，得出包埋材料中各组分的最佳配比：
PVA浓度11%、卡拉胶浓度0.5%、膨润土浓度2.5%在这种配比下，包埋小球对抗生素废水中C0D的去除率可以达到65%左右。
7.结论
卡拉胶具有独特的化学结构及其性质，卡拉胶可用于改性其它材料，也可以被其它材料改性复配成复合材料，被越来越多的应用在各个行业被越来越多的应用，并且近年来有越来越多的研究人员在不断的开发其新的应用方式。卡拉胶目前在食品和医药领域的应用比较成熟，在化工领域的应用正处于发展当中，应用于能源环保领域较少，但卡拉胶是一种天然提取物对人体无害的特点并且可再生、可降解、成本低等特性在能源环保领域可能会有较大的发展潜力。卡拉胶作为极具潜力的天然材料，相信在未来能在各个领域得到更好的应用。
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【基金项目】
中央高校本科生科研创新项目(XBMU-BYL20132)
【作者简介】
王帅棋(2000-)，男，本科生，西北民族大学化工学晓；研究方向：生物基环保材料污■水处理.
【通讯作者】
李裕(1964-)，男，博士，教授，西北民族大学化工学院；研究方向：气候变化预测和评估.E-ma订：****************
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