海藻酸钠

海藻酸钠(CHONa)主要由海藻酸的钠盐组成，是一种多糖类生物高分子，具有来源广、无毒、易降解、易生物相容等多种特性，因此，在医药、食品、包装、纺织工业、生物材料等各行业都有巨大的应用价值。

海藻酸钠又称藻朊酸钠、褐藻酸钠、藻酸钠、褐藻胶、海带胶、藻酸钠。主要组成是海藻酸的钠盐，是聚糖醛酸的混合物。是从海带等褐色海藻中提取的一种胶。呈白色或淡黄色粉末，无臭、无味，有吸潮性，相对密度1.59，堆积密度87.39kg/m3，湿含量13%，灰分23%，致黑温度150℃，炭化温度340℃(460℃)，灰化温度480℃，燃烧热10.46J/g，不溶于乙醇、乙醚或氯仿等。溶于热水及冷水，1%水溶液pH值为6～8，可形成粘稠胶体溶液，且易与蛋白质、淀粉、果胶、阿拉伯胶、羧甲基纤维素、蔗糖、丙三醇及山梨醇等共混。不溶于pH小于3的稀酸。当pH为6～9时，其黏度稳定，加热至80℃以上其黏度下降。

图1为食品添加剂海藻酸钠。
海藻酸钠溶于热水和冷水形成黏稠状胶体溶液，是一种水合能力非常强的亲水性凝胶剂。低热值、无毒性、易膨胀、柔韧度高，具有良好的增稠性、稳定性、凝胶性、泡沫稳定性及防制品老化、促进凝聚等作用。在各类面条中添加，可明显地增加食品的黏稠性、防脆性，使产品筋力强、韧性好、口感细腻，有咬筋，用量为0.2%～0.5%;在冰淇淋中能使产品保持形态、细腻，用量为0.1%～0.5%；在面包、蛋糕中使膨胀率加大，制品松软、有弹性，用量为0.1%～1%；用在乳制品和饮料中，能改善产品的口感，改善酸奶的凝乳形态。用量为0.25%～2%；在糖果、冷食及食品馅料中也有运用，它能改善口感，又具有良好的凝胶性，另外，它还是一种膳食纤维，能降低人体血清和肝脏中的胆固醇，抑制总胆固醇和脂肪酸浓度的上升，还能阻止有害元素锶、镉等金属离子的吸收，因此，有助于治疗高血压、冠心病及糖尿病的作用。此外，还可用作纺织浆料、化妆品增稠剂及水果保鲜剂等。
有关褐色海藻提取物海藻酸钠的理化性质，用途，作用，功效，食品添加量，毒性等信息由Chemicalbook的晓楠整理。（2015-11-05） 高分子物质，海藻酸钠有助悬、增稠、乳化、黏合等作用，在药剂上主要用作助悬剂、乳化剂、黏稠剂、微囊的囊材等。用作片剂的黏合剂(1%～3%)和崩解剂(2.5%～10%);在胶囊剂中用作稀释剂;也用于制备口服缓释制剂，因为它能延缓药物从水溶性混悬剂中的释放;在糊剂、软膏剂和凝胶剂中被广泛地用作增稠剂和助悬剂(5%～10%)，并在水包油型乳剂中作为稳定剂(1%～3%)使用。0.5%～2.5%的水溶液可用于滑润皮肤的糜烂面，可使水性分泌物排除与干燥。
食品添加剂：乳化剂、成膜剂、增稠剂。
1. 使用注意事项:在酸性溶液中作用弱，一般不宜在酸性较大的水果汁和食品中应用。
2. 使用范围及用量:
(1)我国《食品添加剂使用卫生标准》(GB 2760—1996) 规定： 可按生产需要适量用于各类食品。
(2)美国FDA (1989) 规定：用途及限量为，调味品和佐料 (除用于填充油橄榄的香料之外)，1%; 糖果、蜜饯和糕点糖霜，6.0%; 明胶和布丁，4.0%; 罐头，10.0%; 加工水果和水果汁，2.0%; 其它食品，根据实际工艺需要不超过1.0%。
(3)日本规定：用于冰淇淋以改善保形性及使组织细腻，其用量为0.1%～0.4%; 制造馅类可赋予粘结性，使吸附于稳定剂的水分难以形成冰晶，其用量为0.1%～0.7%。
(4)此外可制成薄膜用于糖果防粘包装。 稳定剂是能增加液态食品混合性和食品溶液的黏度、保持食品体系的相对稳定性的亲水性物质，它主要为多糖类的植物、微生物胶质和多肽类的动物胶质，按来源可分为天然胶和合成胶。
稳定剂在液态乳品加工中主要起稳定乳品 “形” 的作用，如乳化稳定、悬浮稳定、泡沫稳定、凝胶赋形等。同时增稠稳定剂在液态乳饮料中与蛋白质作用，保护蛋白质，防止蛋白质沉淀。
稳定剂具有亲水性，其作用是与软冰淇淋中的自由水结合成为结合水，从而减少物料中自由水的数量。在软冰淇淋生产中加入稳定剂的目的：
①提高混合料的黏度和软冰淇淋膨胀率。
②防止或抑制冰晶的生长，提高抗融化性和保藏稳定性。
③改善软冰淇淋的形体和组织结构。
稳定剂的种类很多，软冰淇淋生产中常用的稳定剂有明胶、CMCNa、海藻酸钠、卡拉胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、果胶、微晶纤维、魔芋胶、黄原胶、淀粉、变性淀粉、结冷胶和富兰克胶等。
海藻酸钠(sodium alginate)是从海带、海藻中提取精制而得，为灰白色至乳白色粉末。其特点是水溶性好，吸水性强，有较高的搅打发泡率，与钙离子能形成不可逆凝胶，并且可以通过加入钙离子的多少、快慢来控制凝胶形成的时间及强度。能很好地保持软冰淇淋的形成，防止体积收缩，是一种天然优质软冰淇淋稳定剂，一般与瓜尔胶、CMC等复配使用。
瓜尔胶(guar gum)是由瓜尔豆(产于印度和巴基斯坦)种子的胚乳提取精制而成，呈白色到浅黄褐色粉末，是天然高分子水溶胶。其特点是水溶性好，吸水性强，黏度高，老化时间短，与其他胶体有良好的协同增效作用，而且价格低，是目前使用较为广泛的一种稳定剂，但其抗融性较差。使用量一般在0.16%～0.25%。 海藻酸钠具吸湿性。海藻酸钠的水溶液在pH值4～10时稳定，在pH值<3时发生沉淀;pH值>10时发生水解，同时失去黏度;金属容器不能贮存海藻酸钠溶液。溶液在存放过程中易受微生物的影响，改变它的黏度;溶液加热到70℃以上，浓度降低;热压灭菌可使溶液黏度降低;γ射线灭菌也会降低溶液的黏度。外用制剂中应加入防腐剂防腐。散装物质应存放在气密容器中，阴凉、干燥处存放。 按GT-7脱羧法测定。每mL0.25mol/L氢氧化钠相当于5.5mg二氧化碳(CO₂)或27.75mg海藻酸钠(干基计)。
LD₅₀>5g/kg(大鼠，经口)。
ADI不作特殊规定(FAO/WHO，2001)。
GRAS(FDA，§184.1724，2000)。
GB 2760 96：各类食品，GMP为限。
FDA，§184.1724(2000)：多香果条6.0%；糖果和糖霜0.3%；明胶和布丁4.0%；硬糖10%；加工水果和果汁2.0%；调味料及其他食品1.0%。
FEMA(mg/kg)：软饮料340；冷饮1000；焙烤食品70～200；调味品5200；肉类1000；裱花层4500。 海藻酸钠与亚吖啶类衍生物、结晶紫、醋酸苯汞、钙盐、重金属离子(如铁、锌、铜、钡、铅、铝等)，浓度>5%的乙醇有配伍禁忌。低浓度的电解液可增加溶液的黏度，但高浓度的电解液会引起海藻酸钠盐析。氯化钠浓度>4%时，就会发生盐析。可与蛋白质、树胶、碱肥皂、糖、油类及甘油等混合。 无色或淡黄色细丝颗粒或粉末状固体。 不溶于乙醇，乙醚和氯仿等有机溶剂。 用作纺织品的上浆剂和印花浆，同时作为增稠剂、稳定剂、乳化剂大量应用于食品工业中 作乳化稳定剂和增稠剂，我国规定可用于各类食品，按生产需要适量使用。 用于增加血容量和维持血压，排除烧伤所产生的组胺类毒素以及创伤失血、手术前后循环系统的稳定、大量出血性休克、烧伤性休克、高烧和急性痢疾等全身脱水，治疗效果良好。还具有使胆固醇排出体外，抑制Pb、Cd、Sr被人体吸收以及保护胃肠道、整肠、减肥、降血糖的作用。
在药剂上主要用作助悬剂、乳化剂、黏稠剂、微囊的囊材等。 稳定剂；增稠剂；乳化剂；分散剂；胶凝剂；被膜剂；悬浮剂。
日本用于冰淇淋和冷点改善保形性及使组织细腻，其用量为0.1%～0.4%。制造馅心类时赋予粘结性，其用量为0.1%～0.7%。因其为亲水性高分子，具有强的水合性，使吸附于稳定剂的水分，难以生成冰结晶。
美国用于馅饼的馅心、肉类沙司、肉汁、冷冻食品、巧克力、奶油成味硬糖、冷点凝胶、凝胶软糖、糖浆类、乳化液等，其用量为0.1%～0.5%。
在啤酒生产中作为铜的固化去除剂，同时与蛋白质、单宁一起凝聚后除去。
可制成薄膜，用于糖果防粘包装。 稳定剂。增稠剂。作人造半透膜。媒染剂。 生化级用于固定细胞、酶；如海藻酸钠法固定化谷氨酸脱羧酶。海藻酸基质可以通过添加螯合剂而液化。 藻酸钠是一种高粘性的高分子化合物。它与淀粉、纤维素等的不同之处，是它具有羧基，是β-D-甘露糖醛酸的醛基以苷键形成的高聚糖醛酸。其功能性质如下：（1）亲水性强，在冷水和温水中都能溶解，形成非常粘稠的均匀的溶液。（2）形成的真溶液具有其他类似物难于获得的柔软性、均一性及其他优良特性。（3）具有很强的保护胶体的作用，对油脂的乳化力强。（4）在溶液中加入铝、钡、钙、铜、铁、铅、锌、镍等金属盐，就会生成不溶性的藻酸盐。这些金属盐是钠、钾的磷酸盐、乙酸盐等的缓冲剂，可以抑制、延迟凝固。（5）通常pH值为7，呈中性，可在4-10之间调整。（6）是线状高分子电解质，可制成强韧的纤维（藻朊酸纤维）或薄膜，具有防止龟裂作用。（7）粘着性小，适用于经纱浆料、脱模等。藻酸钠在欧美、日本诸国已列为不受限制使用的安全的食品添加剂，它作为海藻胶的一种，以其固有理化性质，能够改善食品的性质和结构，它低热无毒，易膨化、柔韧度高，添加到食品中其功能为凝固、增稠、乳化、悬浮、稳定和防止食品干燥。而最主要的作用是凝胶化，即形成可以食用的凝胶体，近于固体，以保持成型的形状。因而，它是一种优良的食品添加剂。不仅可以增加食品的营养成分，提高产品质量，增加花色品种，也可以降低成本，提高企业的经济效益。（1）面食品：在生产挂面、鱼面、快餐面及筒子面中加入0.2%-0.5%的藻酸钠，可以明显地增加粘性，防变脆，有效地减少断头率，耐煮、耐泡、不粘条、筋力强、韧度高，口感细腻、润滑、有嚼头。在生产面包等面食、糕点时，加入0.1%-1%的藻酸钠，可以突出地防止老化和干燥，减少落屑，吃起来有筋力，口感好。（2）冰琪淋、冰棒、雪糕：生产冰琪淋、冰棒、雪糕时一般加入0.1%-0.5%的藻酸钠作为稳定剂，配成的混合料均匀，易于调节混合料冻结时的流度，易于搅拌。制成的产品保形好、平滑细腻、口感好，在贮存过程中不形成冰晶，还能稳定其中的空气泡，产品的膨胀率提高18%左右。增加产量15%-17%,同时使产品松软、富有弹性。（3）牛奶制品及饮料：藻酸钠可以作为冰冻牛奶、冰冻果汁及其他饮料的稳定剂。在冰冻牛奶中加适量藻酸钠可明显增加口感，无粘感及僵硬感。尤其是酸奶中加入0.25%-2%的藻酸钠，可以保持和改善其凝乳形状，防止在高温消毒过程中产生粘度下降的现象，同时还可以延长存放期，使其特殊风味不变。还可以用于人造奶油增稠和乳化剂。除此之外，添加到饮料中，与糖精及辅料制成爽口的果味糖浆，具有平滑均匀的口感，稳定不分层。（4）广泛用于糖果，冷冻甜食及食品芯、馅的制作。用藻酸钠作为主要添加剂，可以生产出上等的软糖，鲜果冻、葡萄珠、莲子羹、银耳羹、赤豆羹等。还可以与其他辅料按一定比例配制，冷冻后，即可得到质地平滑结实的布丁。另外，用藻酸钠和淀粉的添加剂，可以制成能够代替俗称“糯米纸”的糖果，糕点的内衬包装薄膜，用以防止糖果的烊化和糕点的隔油，效果极佳。不仅可以提高薄膜的强度和柔韧度，有利于机械化生产，而且可以节约粮食，降低成本。把藻酸钠添加到食品的芯、馅中，明显地表现出凝胶性能好，粘结力强。例如：馅饼、月饼、夹芯饼、果碎甜食以及包子馅等，吃起来质地均匀，口感好。（5）保健食品：藻酸钠是人体不可缺少的一种饮食纤维，具有独特营养，可结合有机物，降低血清和肝脏中的胆固醇，抑制总脂肪和总脂肪酸浓度上升，还可以改善营养物质的消化与吸收，同时还有抑制放射性锶、镉等有害元素在体内的吸收。因为藻酸钠为羧酸钠盐（含-COONa)能溶于水，而具有阴荷性的羧酸根离子（COO-）能与人体内有害的铅、汞等重金属元素结合，生成藻酸的重金属盐沉淀。它不溶于水，所以可以随粪便排出体外。以藻酸钠配制的降糖乐、甜果冻、果汁蜜粉、桔子汁等，长期食用将有助于治疗高血压、冠心病、肥胖症、糖尿病以及肠道系统的疾病。保健食品一般是将藻酸钠以辅料加水溶解，混和均匀，再固化成颗料状、条状、纤纸状，可制成固体饮料或仿肉食品。藻酸钠作为食品添加剂，在日本约占总量的10%。在其他方面的用途还有：医药品：牙科咬齿印材料、止血剂、涂布药、亲水性软膏基质、避孕药等。化妆品：牙膏基料、洗发剂、整发剂等。印染工业：媒染剂、整理浆料、印花浆料。纺织工业：经纱浆料、防水加工、制造花边用水溶纤维。造纸工业：施胶。矿业：选矿用浮选取剂、钻探泥浆调整剂、陶瓷器粘合剂。橡胶工业：胶乳浓缩剂。涂料工业：水性涂料，耐水性涂料。 取含量在75%以下的藻酸凝胶，加入6-8%的碳酸钠溶液，使呈碱性，搅匀，静置8h，过滤，滤饼经沸腾干燥，得藻酸钠。对海带重量计，收率20%。产品规格GB1976-80。 将海草、茶色海藻、海带等原料切成细丝，浸于稀酸溶液内，除去水溶性成分(氯化钠、氯化钾、色素、甘露糖醇、可溶性蛋白质等)。接着添加碳酸钠，加热至40-50℃，藻体溃散，提取出泥状的粘稠液体。海藻酸在藻体中大部分以钙盐形式存在。
为了提高得率，可在碳酸钠中添加约20%的氢氧化钠。提取而得的藻酸钠加水稀释至0.008～0.01Pa?s的粘度，经过滤、漂白后添加稀硫酸使凝胶沉淀，经离心分离除去上清液(包括可溶性杂质)。将收集的凝胶悬浮于甲醇内，添加计算量的碳酸钠或氢氧化钠中和后，经压榨除去甲醇，再经干燥、粉碎而得。得率约为原料海藻的15%。 方法一、以干海带或干马尾藻为原料
浸泡、固色 取干海带120kg或干马尾藻180kg(一般含胶量大于15%)，去泥沙等物，加清水(或含甘露醇小于2%的海藻洗液)2-3t，常温浸泡两小时，用水搓洗，洗净甘露醇等杂质，溶液回收甘露醇。洗涤干净的原料，加入原料干重15倍量的1%甲醛溶液，在室温下浸16-24h，已固色的原料用水冲洗1次，酌情切碎。
干海带（或干马尾藻）[水，HCHO]→[16-24h]固色海带碎末
消化 按原料干重取10-15倍量的10-15g/L(1%-1.5%)碳酸钠溶液，蒸汽加温至40-45℃(春、秋)或30-40℃(夏)或50-55℃(冬)(马尾藻65-70℃)，再加已固色的原料，保温消化4h，至物料变成糊状，达消化终点，得糊状胶液。
固色海带[Na2CO3]→[加温消化4h]糊状胶液
沉淀 将糊状胶液，用清水按原料干重60-70倍稀释，搅拌均匀，室温静置沉淀16-20h，放出上层清液，通过80-100目丝绢滤过后，用细布袋过滤，得澄清海藻酸钠液。下层沉渣压出的胶液再沉淀4-8h，细布袋精滤，弃渣，合并澄清滤液得胶液。

酸凝 将澄清胶液20000L以细流状加入盐酸60-70L(或硫酸40-50L)，稍加搅拌，静置片刻，pH达1-1.5，下部放出的废酸液澄清透明即达终点。酸凝后的海藻酸用水冲洗至洗液pH达1.5-2，装袋，自滤片刻，压榨得海藻酸。
上清液[HCl]→[pH1-1.5]海藻液
漂白、降解 取海藻酸(水分低于90%)200kg捣碎，加入体积分数为90%乙醇80-100kg及300g/L(30%)NaOH液10-14L，得海藻酸钠浆，中和时间不超过8h，控制pH7-8。中和完毕后，加次氯酸钠液(含量30-50g/L) 24-30L漂白，然后用亚硫酸钠液(含量20-27g/L)5-7L左右还原多余的次氯酸钠，控制pH8，至淀粉碘化钾不显蓝色为止，滤去乙醇，甩干，得低聚海藻酸钠。
海藻酸[乙醇，NaOH]→[8h, pH7-8]海藻酸钠浆[NaClO, Na2SO3]→[pH8]低聚海藻酸钠
干燥、粉碎 取湿低聚海藻酸钠，均匀的撒置在烘盘内，在60-80℃，2-8h，烘干，粉碎，得白色低聚海藻酸钠成品。
湿低聚海藻酸钠[60-80℃, 2-8h]→低聚海藻酸钠成品
方法二、以海带(掺1/3海藻)为原料的制法
浸泡、固色、消化、沉淀 海带(掺1/3海藻)，去泥沙等物，加清水浸泡两小时，洗净，投入原料干重10倍量的0.8%甲醛溶液浸泡固色16h以上(夏天短，冬天长)。按原料干重取10-15倍量的10-15g/L(1%-1.5%)碳酸钠，升温至80℃左右，再加原料，保温50-60℃，60r/min搅拌消化3-4h，消化液用原料干重60-70倍量的水稀释，用恩氏黏度计测定溶液黏度110Pa·s为准，沉淀8h。放出上清液，通过80-100目丝绢滤过，下层沉淀压滤，去渣，压滤的胶液再沉淀4-8h，合并滤液，得上清液。
海带(掺1/3海藻)[水，HCHO]→[常温18h]固色物[Na2CO3, 水]→[50-60℃, 3-4h]糊状物[水]→[8h]上清液
酸凝、中和、干燥 取澄清胶液边过滤流入酸聚桶中，边加盐酸，胶液管与酸管双管碰在一起，酸凝迅速，不超过半小时，pH控制在1-1.5，酸凝后的海藻酸用水冲洗，洗液pH1.5-2，装袋，自滤片刻后，压滤，得海藻酸，含水量85%-90%，再将海藻酸拌碎，加入适量纯碱中和成海藻酸钠浆，时间不超过8h，中和均匀后，铺在玻璃板上直接于70-80℃烘干，不超过90℃，粉碎，即得海藻酸钠粗品。
上清液[HCl]→[pH1-1.5]海藻酸[水]→[pH1.5-2]海藻酸[Na2CO3]→[pH7-8, 8h]海藻权钠浆→[70-80℃]粗制品
漂白、降解 取软水280L加热至60-70℃，搅拌均匀的撒入海藻酸钠10kg，继续加热、搅拌，完全溶解，然后均匀的加入适量次氯酸钠液，充分搅拌。反应过程中，胶液黏度逐渐下降，反应液颜色变浅，黏度合格后，立即加入2kg活性炭，搅拌20min，脱色，趁热压滤，得澄清滤液。
粗制品[水，Na2CO3, 活性炭]→[60-70℃]澄清滤液（低聚海藻酸钠）
沉淀、干燥 滤液通人盛有80%乙醇的沉淀缸中乙醇：滤液=2：1(体积比)沉淀，加活性炭1kg，脱色，压滤。将所得沉淀物离心甩干乙醇，取出纤维状物捣碎，以90%-95%乙醇浸泡，充分脱水，再次甩干，检查表面有无异物，如有刮去表层，再制颗粒，65℃以下干燥，即得低聚海藻酸钠成品。相对分子质量为20000-31000。
低聚海藻酸钠[乙醇]→[65℃以下]低聚海藻酸钠成品
制剂 取低聚海藻酸钠4g，葡萄糖50g，氯化钠3g，枸橼酸0.015g，磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)0.113g，加注射用水至1000ml。
取总量1/2的注射用水，不断搅拌下慢慢加入海藻酸钠，适当加温至全溶，再加氯化钠、枸橼酸和磷酸氢二钠搅拌至全溶。另将葡萄糖以定量水溶解，与上述溶液混合，再加水至全量。按药液总量，加入1-3 g/L(0.1%-0.3%)活性炭，煮沸20-30min，布氏漏斗加4-10层滤纸过滤，得无色澄明液体(相对黏度为2.4-3，pH5-7)再用3号垂熔漏斗过滤，分装，以49kPa(0.5kgf/cm²)压力，110-112℃灭菌50min，即得无色或几乎无色的海藻酸钠注射液。
低聚海藻酸钠成品→低聚海藻酸钠注射液。 在60~80℃下将提取碘后的海带在碳酸钠溶液中搅拌浸泡2h，浸取液经0.54mm筛布粗滤，然后用乳化漂浮法除去海带渣，再经0.147mm筛布精滤得清液。用盐酸调pH值至2，海藻酸凝胶析出，并加入5%的氯化钙使胶凝脱水。经压滤，凝胶的含水量在75%以下，加入6%～8%的碳酸钠溶液使胶凝呈碱性，静置8h后干燥得成品。 有毒物品 中毒 口服- 大鼠 LD50: > 5000 毫克/ 公斤; 腹腔- 小鼠 LD50: 500 毫克/ 公斤 遇明火、高温、氧化剂易燃; 燃烧产生含氧化钠刺激烟雾 库房通风低温干燥; 与氧化剂、酸类分开存放 水、干砂、干石粉、二氧化碳