海藻化工的原料和产品

（一）布置任务

认识海藻化工。

检索海藻化工主要原料和产品。

（二）任务总结

海藻化工是以海藻为原料制成产品的化工工艺。海藻是生长在海中的藻类，迄今为止，世界各国藻类学家对藻类的分类地位并没有统一认识。我国藻类学者们认同把藻类分为红藻门、硅藻门、褐藻门、绿藻门等12个门。其中开发利用较为成熟的是褐藻门和红藻门。

海藻加工产品主要有红藻胶质制品与褐藻化工产品两类。

红藻胶质制品主要有琼胶、卡拉胶等。

琼胶也称琼脂、冻粉，是从石花菜、江篱等红藻中用热水提取出来的一种海藻多糖。加热至90℃左右呈溶胶状、冷至30℃左右时呈凝胶状、强度较高的凝胶。食品工业上主要用做软糖、冻胶、罐头制品的凝冻形成剂、冷饮食品的稳定剂和乳化剂等；医学上可用做细菌培养基、轻泻药、弹性印模料等。由琼胶生产的琼胶糖在病理鉴定、生化凝胶电泳和层析中用途很广。

卡拉胶是从角叉菜等红藻中以热水提取出的胶质其胶液经处理可分成沉淀和不沉淀两部分，主要用于食品工业中制造甜食冻胶制品、软糖和罐头食品的凝冻成形剂，以及制造乳制品和冷饮食品的乳化剂和稳定剂等；此外，也用于制造牙膏、固相酶、溃疡治疗剂、崩解剂等。

褐藻化工产品主要有褐藻胶、碘、甘露醇。

1．褐藻胶。

（1）褐藻胶的理化性质。

褐藻胶是褐藻门类藻中提取的一种物质。其主要成分为多聚甘露糖醛酸和多聚古罗糖醛酸所构成的高分子化合物。褐藻胶广泛存在于巨藻、海带、昆布、鹿角菜、墨角藻和马尾藻等上百种褐藻的细胞壁中。多数以钙盐和镁盐的形式存在。

褐藻胶相对分子质量可高达20万。但为线型分子结构，因此，可抽成丝或制成薄膜。其中以褐藻酸钠为例，单体分子式为C5H7O4COONa，结构式如图8－1所示。

图8－1　褐藻酸钠的结构式

褐藻胶，包括水溶性褐藻酸钠、钾等碱金属盐类和水不溶性褐藻酸及其2价以上金属离子结合的褐藻酸盐类，是一类食品胶，是一种天然的高分子电介质，不溶于有机溶剂，但加热后可以混溶。

由于大分子刚性及较高的氢键缔合能力，褐藻酸溶液具有很高的黏度。

①随温度变化：黏度随温度的升高而降低；在加热一定时间后，由于热裂解反应，黏度发生永久性降低。

②随pH变化：黏度随pH的变化却成一倒钟形曲线，在pH为7时黏度最大。

褐藻胶无论是在水溶液中或是干品，都会发生不同程度的降解，其黏度不断下降。褐藻胶在中性条件下，降解速率较低；pH小于5或大于10时，其降解速率明显加快。一般而言，褐藻胶在60℃以下比较稳定。

（2）褐藻胶的产品应用。

①食品上的应用。

疗效食品：褐藻胶具有抑制血清中的胆固醇，肝脏中的胆固醇、总脂肪和总脂肪酸浓度上升的作用，并且有整肠、减肥、降血糖、抑制放射性锶和镉在体内的吸收、排铅等特殊的保健作用。

仿生食品：褐藻胶凝胶在仿生食品领域显示了特别的优越性，可以根据需要制成各种形态和织态的仿生食品，主要有仿肉食品、仿水果食品、仿水产食品、人造土豆片等。

食用膜剂材料：利用褐藻胶溶液和钙盐生成褐藻胶酸钙凝胶的特性，可用做鱼、肉、水果类食品的保鲜膜，这样不但可以避免酶作用与氧化作用，并能防止食品脱水。

食品稳定剂和增稠剂：在冷食品方面，代替琼胶、明胶和淀粉作为冰糕、冰淇淋的稳定剂、增稠剂。利用褐藻酸钠及其衍生物藻酸丙二醇酯做啤酒的稳定剂，有助于促进啤酒澄清及泡沫的稳定性。

食品黏合剂：用褐藻酸钠做生产挂面的添加剂，可改良面条组织的黏结力，增强拉力和弯曲度，减少断头率。褐藻胶水溶性好，黏度高，在动物体内具有良好的生理机能，作为鱼、虾配合饵料黏合剂。

②农业上的应用。

褐藻胶的杀螨效果虽不如化学农药，但对螨虫有一定的抑制作用，防治效果可达50%～80%，具有无毒、无异味的特点，对于保持良好的生态环境具有重要意义。

褐藻胶对烟草病毒有一定的抑制效果，对茶叶、烟草有增产和提高品质的作用。可使苹果、柑橘叶色浓绿，叶片增大增厚，对减少柑橘冬季落叶和防止冻害有一定效果。

③医学上的应用。

用褐藻酸钠制备的三维多孔海绵体可替代受损的组织和器官，用做细胞或组织移植的基体。

它是一种具有控释功能的辅料，在口服药物中加入褐藻酸钠，由于黏度增大，可延长药物的释放，延长疗效、减轻副反应。

褐藻酸钠是一种天然植物性创伤修复材料，可制作凝胶膜片或海绵材料，用来保护创面和治疗烧、烫伤。

用褐藻酸钠制成的注射液，具有增加血容量、维持血压的作用，可维持手术前后循环的稳定性。

褐藻酸钠是较理想的制片黏合剂，用量即使增加到1%以上，崩解时间也不增加，优于明胶、淀粉，也可用于制备肠溶胶囊。

褐藻酸钠还可用做牙科咬齿印材料、止血剂、涂布药、亲水性软膏基质以及避孕药等。

④纺织工业等方面的应用。

由于海藻酸钠具有印花织物易着色、色泽鲜艳、手感柔软等特点，一直是棉织物活性染料印花中最常用的染料，还可作为经纱浆料，防水加工、制造花边用水溶纤维。

由于海藻酸钠易溶于水，而且稍经处理即可成膜，可作为肉类、水产品及水果的冷藏包装材料；此外，还可作为酒类的澄清剂、人造海蜇皮、牙膏基料、洗发剂、整发剂等，在造纸工业上可用做施胶剂，在橡胶工业中用做胶乳浓缩剂，还可制作水性涂料和耐水性涂料。

⑤其他方面的应用。

褐藻胶作为净水剂，利用褐藻酸钠与钙离子、铁离子等形成凝胶沉淀，及其较强的吸附性。此性质还可用于糖加工中絮状固体的吸附，以净化糖。

2．甘露醇。

（1）甘露醇的理化性质。

甘露醇（Mannitol），又名D－甘露醇、木蜜醇，是一种己六醇（带6个羟基的六元醇），沸点为290℃～295℃（467kPa），相对密度为1．52，熔点为167℃～170℃，比旋光为141°（c＝USP－directives）。1g该品可溶于约5．5mL水（约18%，25℃）、83mL醇，较多地溶于热水，溶于吡啶和苯胺，不溶于醚。水溶液呈碱性。

甘露醇是山梨糖醇的异构化体。山梨糖醇的吸湿性很强，而该品完全没有吸湿性。甘露醇具有清凉甜味，甜度为蔗糖的40%～50%。甘露醇的分子式为C6H14O6，相对分子质量为182．17，结构式为

图8－2　甘露醇结构式

（2）甘露醇的产品应用。

①在食品应用上：

ⅰ．甘露醇作为化学制药的原料有着广泛的用途和宽阔的应用前景。甘露醇由于能部分吸收并发生代谢，是一种较强的自由基消除剂，以及其渗透性脱水和利尿作用，在医药临床上大量使用。加上甘露醇的特殊物理性质，使其作为中间体在有机合成上也广为应用。甘露醇在化学结构上有6个羟基，还可合成各种化工产品。

ⅱ．甘露醇硬脂酸脂可防止食品中的油脂分离，可使饼干松脆，不易受潮，用于糖果可起定型作用。

ⅲ．由于甘露醇在糖及糖醇中的吸水性小，常用于麦芽糖、口香糖、年糕等食品防粘。

ⅳ．尤其是它被允许制作低热值食品（糖尿病患者食品及健美食品）及低糖食品的甜味剂。

②在医药应用上：

ⅰ．甘露醇在医药上是良好的利尿剂，降低颅内压、眼内压及治疗肾药、脱水剂、食糖代用品，也用做药片的赋形剂及固体、液体的稀释剂。

ⅱ．甘露醇注射液作为高渗透降压药，是临床抢救特别是脑部疾患抢救常用的一种药物，具有降低颅内压药物所要求的降压快、疗效准确的特点。作为片剂用赋形剂，甘露醇无吸湿性，干燥快，化学稳定性好，而且具有爽口、造粒性好等特点，用于抗癌药、抗菌药、抗组织胺药以及维生素等大部分片剂。

ⅲ．此外，也用于醒酒药、口中清凉剂等口嚼片剂。

③在其他应用上：

ⅰ．在工业上，甘露醇可用于塑料行业，制松香酸酯及人造甘油树脂、炸药、雷管（硝化甘露醇）等。

ⅱ．在饲料工业中，甘露醇做添加剂可改善其味道和生物效价。

ⅲ．在农业生产中，可用做植物生长调节剂，还可用做苹果贮藏保鲜剂，以减慢苹果酸氧化，提高维生素C含量。

ⅳ．在化学分析中用于硼的测定，生物检验上用做细菌培养剂等。

3．碘。

（1）碘的理化性质。

单质碘是紫黑色晶体或蓝黑色鳞片状或片状固体，有金属光泽，有辛辣刺激气味，性脆，易升华，在常温时挥发紫色腐蚀性蒸气，应密封阴凉干燥保存。碘有毒性和腐蚀性，熔点为113．5℃，沸点为184．35℃，易溶于乙醚、乙醇、氯仿和其他有机溶剂形成紫色溶液，但微溶于水（但如果水中含碘离子会使其溶解度增大）。

（2）碘的产品应用。

碘是制备无机碘化物和有机碘化物的基本原料。

①在食品应用上：

碘酸钠可以改善面包的质量。碘酸钾可以作为加碘盐的添加剂，在饲料中添加碘化蛋白，可以防止各种疾病。

②在农业方面应用上：

碘是制备农作物生长激素4－碘苯氧乙酸的原料，也是家畜饲料的添加剂。

③在医药卫生应用上：

它可用做各种碘制剂、杀菌剂、脱臭剂、镇痛剂以及放射性物质的解毒剂等。碘具有强烈的杀菌消毒作用，碘酒（碘酊）是碘的酒精溶液；利戈利溶液（含碘化钾的碘的水溶液）用于肋膜炎、扁桃腺炎、慢性关节炎、骨折等治疗。碘化钾、碘化钠、复方碘溶液可以用于治疗单纯性甲状腺肿，甲状腺功能亢进的术前准备，也可用于甲状腺危象；由于碘化钾对心脏的影响较少，还可以用于重金属中毒、第三期梅毒治疗。碘对放射性元素有特别的阻力，因此碘化油类可以作为X光的造影剂，碘也是放射物质的解毒剂。

④在其他方面应用上：

它用于合成染料；用于制造烟雾灭火剂、照相感光乳剂、切削油乳剂的抑菌剂等。此外，元素碘和无机碘还可用于制造电子仪器的单晶棱镜、光学仪器的偏光镜。碘还用做松香、妥尔油及木材制品的稳定剂，烷烃与烯烃的分离剂，高纯锆、钛、硅及锗的提炼剂，分析化学试剂，食品改良剂。碘化物也用做软水净化剂以及游泳池消毒剂等。