李雅靜,范家興,程柳坤,許加超,高 昕,付曉婷

(中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島 266000)

兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠與褐藻糖膠的聯(lián)合提取及理化性質(zhì)測(cè)定

李雅靜,范家興,程柳坤,許加超,高 昕,付曉婷*

(中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島 266000)

本文利用聯(lián)合提取方法對(duì)浙江洞頭兩個(gè)品系羊棲菜(SF-1、SF-2)的褐藻膠與褐藻糖膠進(jìn)行了提取,并對(duì)其理化性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明,品系SF-1的褐藻膠含量略高于SF-2,差異不顯著(p=0.149),而后者的褐藻糖膠含量顯著高于前者(p<0.01)。兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠理化性質(zhì)相似,具有粘度低、凝膠強(qiáng)度高、剪切稀化,觸變環(huán)面積小以及低溫下不形成凝膠等特點(diǎn)。而1H-NMR分析表明兩種褐藻膠以均聚結(jié)構(gòu)為主,尤其是均聚甘露糖醛酸嵌段,SF-1相較SF-2甘露糖醛酸比例更高。兩個(gè)品系羊棲菜的褐藻糖膠化學(xué)組成測(cè)定結(jié)果表明兩種褐藻糖膠的結(jié)構(gòu)組成差異較大。一方面,SF-1的硫酸根含量接近于SF-2的兩倍,另一方面,SF-1中以巖藻糖所占比例最高(42.24%),而SF-2中甘露糖比例最高(36.40%),其次為巖藻糖(31.97%)。總的來說,兩個(gè)品系羊棲菜具有高含量的褐藻膠與褐藻糖膠,是聯(lián)合提取的優(yōu)質(zhì)原料,而兩品系褐藻糖膠結(jié)構(gòu)上的差異也會(huì)使其有不同的性能與應(yīng)用。

羊棲菜,褐藻膠,褐藻糖膠,聯(lián)合提取,理化性質(zhì)

羊棲菜是我國(guó)經(jīng)濟(jì)海藻之一,廣泛分布于遼東半島、雷州半島以及浙江省和福建省沿海地區(qū)。其中浙江省洞頭縣是我國(guó)最主要的生產(chǎn)基地,被稱為“中國(guó)羊棲菜之鄉(xiāng)”。羊棲菜因具有很高的食用價(jià)值和藥用價(jià)值,被譽(yù)為“長(zhǎng)壽菜”。研究表明,羊棲菜中的活性多糖具有抗氧化、抗菌、降血脂、抗腫瘤、增強(qiáng)免疫力和神經(jīng)保護(hù)等活性[1-3]。除了氣囊細(xì)長(zhǎng)的傳統(tǒng)羊棲菜品系(SF-1),浙江省洞頭縣近年新培育出一種氣囊相對(duì)較大的新品系“浙海一號(hào)”(SF-2),較大的氣囊使其具有較高的復(fù)水率。兩個(gè)品系均由中國(guó)海洋大學(xué)大型海藻種質(zhì)庫(Culture Collection of Seaweed at the Ocean University of China,http://www3.ouc.edu.cn/mogbl/)提供。

褐藻糖膠的傳統(tǒng)提取方法有水提法,酸提法,表面活性劑加超聲輔助提取以及酶輔助提取等。而在提取過程中,褐藻酸鹽沉淀物總是被丟棄,并且大多數(shù)藻酸鹽仍然以不溶性藻酸鹽的形式存在的藻類殘?jiān)?。而傳統(tǒng)的褐藻膠提取方法主要是堿消解法,其中用于藻體軟化固色的甲醛等有機(jī)試劑具有較大的爭(zhēng)議,并且保留在提取液或藻渣中的褐藻糖膠也總是被浪費(fèi)。因此選擇一種優(yōu)越的聯(lián)合提取的方式顯得尤為必要。

本文改進(jìn)了傳統(tǒng)褐藻膠與褐藻糖膠提取方法,利用酶輔助聯(lián)合提取方法對(duì)兩個(gè)品系羊棲菜的褐藻膠、褐藻糖膠進(jìn)行提取,將提取過程中產(chǎn)生的藻渣和含有褐藻膠的沉淀物收集起來,作為褐藻膠的提取原料,同時(shí)避免了褐藻膠提取前藻體軟化所使用的有機(jī)試劑,節(jié)省了原料,降低了生產(chǎn)成本,節(jié)約了時(shí)間,是經(jīng)濟(jì)環(huán)保適用于工業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)合提取方式。本文進(jìn)一步從羊棲菜多糖資源開發(fā)與利用的角度,比較兩個(gè)品系多糖的含量及其理化性質(zhì)差異,為多糖的深加工利用提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

兩個(gè)品系羊棲菜(SF-1,SF-2) 2014.6收獲自浙江省洞頭縣;纖維素復(fù)合酶 諾維信生物技術(shù)有限公司;重水 ARMAR Chemicals;葡聚糖系列分子量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)品 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院;D-果糖、D-木糖、D-甘露糖、D-葡萄糖、D-半乳糖、L-鼠李糖、肌醇 均為生化試劑;L-巖藻糖 索萊寶生物技術(shù)有限公司;明膠、碳酸鈉、氯化鈉 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;無水乙醇、甲醇、苯酚、吡啶、乙酸酐、鹽酸、硫酸、氯化鋇 均為分析純。

Agilent 6890 N氣相色譜 美國(guó)Agilent公司;Agilent 1100高效液相色譜儀,四元梯度泵,UVA檢測(cè)器 美國(guó)Agilent公司;MCR101流變儀 奧地利安東帕有限公司;722旋轉(zhuǎn)粘度計(jì) 上海欣巧儀器有限公司;HC-3018質(zhì)構(gòu)儀 安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司;UV2102可見紫外分光光度計(jì) 上海尤尼柯公司;Pro Pulse 500 MHz核磁共振波譜儀 美國(guó)Agilent公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 褐藻膠與褐藻糖膠的共同提取 準(zhǔn)確稱取4 g藻粉,加入100 mL含1%纖維素復(fù)合酶的磷酸緩沖液,在50 ℃條件下振蕩提取12 h,改變溫度至70 ℃,繼續(xù)振蕩提取3 h,離心,4 ℃保存藻渣。上清液中加入50 mL 2% CaCl2(w/v)溶液,4 ℃靜置過夜后離心,收集沉淀-20 ℃保存,上清液中加入無水乙醇至總體積的20%,繼續(xù)離心,得沉淀-20 ℃保存,上清液中繼續(xù)加入無水乙醇至60%,4 ℃保存8 h后離心,得褐藻糖膠,45 ℃烘干過夜,稱重計(jì)算得率。合并藻渣與兩次沉淀,以1∶25料液比加入1%碳酸鈉溶液,60 ℃條件下振蕩提取3 h,后褐藻膠的提取采用酸沉法[4]。

1.2.2 兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠性質(zhì)研究

1.2.2.1 羊棲菜褐藻膠分子量測(cè)定 采用高效凝膠滲透色譜法(HPGPC),使用Tsk-gel GM PWXL色譜柱測(cè)定多糖分子量;流動(dòng)相為0.2 mol/L NaCl水溶液,柱溫35 ℃,流速0.5 mL/min,示差檢測(cè)器。將各葡聚糖系列分子量標(biāo)準(zhǔn)品(1.5×106,5.21×105,2.89×105,1.1×105,6.06×104,1.26×104以及4.32×103g/mol)及多糖樣品用流動(dòng)相配成0.1%(w/v)水溶液,以標(biāo)準(zhǔn)葡聚糖分子量的對(duì)數(shù)(log MW)對(duì)色譜保留時(shí)間(tR)作圖,得標(biāo)準(zhǔn)曲線log MW=13.163-0.5172tR(R2=0.9918),計(jì)算樣品相對(duì)分子量。

1.2.2.2 羊棲菜褐藻膠粘度與凝膠強(qiáng)度測(cè)定 粘度測(cè)定:配制1%褐藻膠溶液,使用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定,重復(fù)三次[5]。凝膠強(qiáng)度測(cè)定:配制濃度為1%(w/v)的褐藻酸鈉溶液,取適量倒入透析袋中(截留分子量3500),浸入10% CaCl2溶液透析過夜,棄去透析袋,取5 cm(直徑)×2.5 cm圓柱狀凝膠使用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定[6]。測(cè)量選擇直徑為9 mm的圓柱形探頭為測(cè)試探頭,觸發(fā)力5 g,測(cè)試速率為0.8 mm/s,壓縮距離20 mm,記錄凝膠破裂時(shí)的最大力,單位為g,并根據(jù)探頭截面積換算為g/cm2。

1.2.2.3 羊棲菜褐藻膠的核磁共振氫譜測(cè)定[6]準(zhǔn)確稱取待測(cè)褐藻酸鈉樣品200 mg,先用超純水完全溶解,再用1 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)pH至3.0,100 ℃水浴1 h,冷卻,用1 mol/L NaOH溶液調(diào)pH至中性,使用截留分子量1000的透析袋在超純水中透析完全,溶液凍干,用重水復(fù)溶,反復(fù)凍溶三次,進(jìn)行核磁分析。

1.2.2.4 羊棲菜褐藻膠流變學(xué)性質(zhì)測(cè)定[7]所有流變學(xué)性質(zhì)測(cè)定均選擇直徑為50 mm不銹鋼的平行板測(cè)量系統(tǒng)。

a.濃度對(duì)羊棲菜褐藻膠粘度和剪切應(yīng)力影響的測(cè)定:配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%、0.5%、1%和2%的羊棲菜褐藻酸鈉溶液,測(cè)試溫度為20 ℃,在剪切速率0.1 s-1至600 s-1范圍內(nèi),記錄流動(dòng)曲線,并將剪切應(yīng)力流動(dòng)曲線與Power law模型τ=kγn進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合,其中τ為剪切應(yīng)力,k為粘度系數(shù),γ為剪切速率,n為流動(dòng)指數(shù)。

b.溫度對(duì)羊棲菜褐藻膠粘度影響的測(cè)定:配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的褐藻酸鈉溶液,固定剪切速率為100 s-1,將溫度從10 ℃升至90 ℃,記錄流動(dòng)曲線。

c.羊棲菜褐藻膠溶液觸變性的測(cè)定:配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的褐藻酸鈉溶液,溫度設(shè)定在20 ℃,采用兩步程序Steady State Flow使剪切速率先從0.1 s-1增加到600 s-1,之后立即以同樣的變化速率從600 s-1下降到0.1 s-1,記錄整個(gè)過程的剪切應(yīng)力的變化情況。

d.羊棲菜褐藻膠溶液動(dòng)態(tài)粘彈性的測(cè)定:配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的褐藻酸鈉溶液,測(cè)試溫度20 ℃,頻率范圍為0.1到20 Hz。在線性粘彈區(qū),設(shè)定振蕩應(yīng)變?yōu)?%,隨振蕩頻率變化,測(cè)定樣品的貯藏模量G′,損耗模量G″和tanδ的變化。

1.2.3 兩個(gè)品系羊棲菜褐藻糖膠化學(xué)組成測(cè)定 總糖含量測(cè)定采用硫酸苯酚法[8],硫酸根含量測(cè)定采用明膠-BaCl2比濁法[9]。單糖組成測(cè)定采用柱前衍生氣相色譜法[5]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析 數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(SD)。使用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)(SPSS V19.0)對(duì)兩個(gè)品系的褐藻膠褐藻糖膠含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,在p<0.05時(shí)認(rèn)為組間顯著不同。多糖含量與流變學(xué)特性曲線作圖均采用OriginPro 9。1H-NMR圖譜分析使用軟件MestReNova 6.1.1。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠與褐藻糖膠含量

兩個(gè)品系羊棲菜SF-1,SF-2的褐藻膠與褐藻糖膠含量見圖1,并列舉了前人對(duì)海帶(Laminariajaponica)和泡葉藻(Ascophyllumnodosum)的研究數(shù)據(jù)作為對(duì)比[10-12]。由圖1可知,SF-1的褐藻膠含量略高于SF-2(p=0.149),以及泡葉藻和海帶。SF-2褐藻膠含量與泡葉藻相當(dāng),略高于海帶。泡葉藻主要分布于歐洲西北海岸以及北美洲東北部分海岸,從上世紀(jì)五十年代開始作為鄰近國(guó)家的褐藻膠生產(chǎn)原料[13]。而海帶廣泛分布于中國(guó),韓國(guó)和日本海域,是我國(guó)生產(chǎn)褐藻膠的主要原料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠含量均高于海帶,且不低于泡葉藻,具有作為褐藻膠提取原料的潛在價(jià)值。就褐藻糖膠含量而言,兩個(gè)品系羊棲菜遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他兩種褐藻,且品系SF-2含量顯著高于SF-1(p<0.01)。從兩種多糖的總含量來看,兩個(gè)品系羊棲菜均高于海帶和泡葉藻,特別是品系SF-2,在褐藻多糖開發(fā)具有很大優(yōu)勢(shì)。

圖1 兩個(gè)品系羊棲菜、海帶以及泡葉藻多糖含量比較Fig.1 Comparison of the polysaccharides contents of two Sargassum fusiforme strains with Laminaria japonica and Ascophyllum nodosum

2.2 兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠性質(zhì)分析

2.2.1 褐藻膠分子量、粘度與凝膠強(qiáng)度的分析 兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠的分子量、粘度以及凝膠強(qiáng)度結(jié)果見表1。結(jié)果顯示,兩個(gè)品系羊棲菜的分子量、粘度以及凝膠強(qiáng)度都很接近。多項(xiàng)研究表明分子量與粘度呈正相關(guān)[14-15],本次實(shí)驗(yàn)SF-1相對(duì)SF-2分子量較低,但粘度卻較高,這可能與不同品系褐藻膠本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)。羊棲菜褐藻酸鈉凝膠強(qiáng)度很高,這可能與其兩種糖醛酸的比例以及排列有較大的關(guān)系。

表1 兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠的理化性質(zhì)

粘度通常是影響褐藻膠應(yīng)用的關(guān)鍵指標(biāo),不同粘度褐藻膠往往有不同的用途。根據(jù)1999年Hernández-Carmona的報(bào)道,褐藻膠大致可分為三類:粘度大于800 mPa·s為高粘度褐藻膠,粘度介于400與800 mPa·s之間為中等粘度褐藻膠,粘度在400 mPa·s以下為低粘度褐藻膠[16]。羊棲菜褐藻膠屬于低粘度褐藻膠,多用于造紙,果汁以及紡織印染[16]。根據(jù)Zubia的統(tǒng)計(jì)表明馬尾藻類褐藻膠大多屬于低粘度褐藻膠[17]。

2.2.2 褐藻膠核磁共振氫譜(1H-NMR)分析 褐藻膠是由β-D-甘露糖醛酸(β-D-mannuronic acid)和α-L-古羅糖醛酸(α-L-guluronic acid)組成的線性多糖,因此兩種糖醛酸的含量、比例以及排列影響了褐藻膠的各方面性能。褐藻膠線性分子中存在均聚M、均聚G以及雜聚MG三種嵌段結(jié)構(gòu),而利用1H-NMR圖譜即可解析褐藻膠中糖醛酸的組成和序列結(jié)構(gòu)。糖醛酸結(jié)構(gòu)序列及其在1H譜中的信號(hào)歸納于表2。

表2 海藻酸鈉片段質(zhì)子峰位移

兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠的核磁圖譜見圖2。從圖2中可以看出,兩個(gè)品系褐藻膠M、G構(gòu)成相似。這也可以解釋其褐藻膠分子量、粘度、凝膠強(qiáng)度相似的現(xiàn)象。

Grasdalen等利用1H-NMR和13C-NMR對(duì)竭藻酸鈉的結(jié)構(gòu)序列進(jìn)行了研究,首次得到了清晰的1H核磁圖譜,并確定了M、G片段的質(zhì)子峰位移,提出了計(jì)算公式[18-20],公式(1)到(6)見下,I表示峰強(qiáng)。本文參照他們的方法,計(jì)算單糖和二糖的摩爾比,結(jié)果見表3。羊棲菜兩個(gè)品系的FM含量均高于FG含量,且M/G值相似,SF-1略高于SF-2。另外,嵌段分布參數(shù)η用于衡量各嵌段的分布情況,其計(jì)算公式為η=FMG/(FM×FG)或 η=FGM/(FM×FG)。兩個(gè)品系的嵌段分布參數(shù)η值均小于1,尤其是SF-1褐藻膠,表明羊棲菜褐藻膠以均聚嵌段為主,MG雜聚嵌段含量(FMG+FGM)比例很低,分別僅占到0.14和0.192。研究表明,以多聚甘露糖醛酸為主褐藻膠具有良好抗腫瘤活性,而以多聚古羅糖醛酸為主的褐藻膠往往具有很強(qiáng)的生物吸附能力[6]。已有報(bào)道表明羊棲菜多糖具有良好的抗腫瘤活性[1]。另一方面,M比例較高會(huì)使褐藻膠更有彈性,而G比例較高可以使褐藻膠更堅(jiān)固[6]。

表3 兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠的結(jié)構(gòu)序列數(shù)據(jù)

圖2 兩個(gè)品系羊棲菜褐藻酸鈉1H NMR圖譜Fig.2 1H NMR spectra for solution of alginates from SF-1(A)and SF-2(B)

FG=IG-1/(IGM-5+IG-5)

式(1)

FGG=IGM-5/(IGM-5+IG-5)

式(2)

M/G=(1-FG)/FG

式(3)

FM+FG=1

式(4)

FM=FMM+FMG

式(5)

FG=FGG+FGM

式(6)

2.2.3 褐藻膠流變學(xué)性質(zhì)的分析

2.2.3.1 濃度對(duì)羊棲菜褐藻膠粘度和剪切應(yīng)力影響分析 濃度對(duì)兩個(gè)品系羊棲菜粘度和剪切應(yīng)力的影響見圖3和圖4。從圖中可以看出兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠的粘度和剪切應(yīng)力隨著濃度的降低而降低,這是因?yàn)楹衷迥z濃度的增加使得溶液中單位體積內(nèi)分子數(shù)增加,分子間的摩擦增加,從而溶液流動(dòng)阻力增加。而當(dāng)濃度不變時(shí),溶液的粘度隨著剪切速率的增加而降低,表現(xiàn)為剪切變稀的假塑性流體。

圖3 濃度對(duì)兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠溶液粘度的影響Fig.3 Effect of concentration on viscosity of alginates from two Sargassum fusiforme strains

圖4 濃度對(duì)兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠溶液剪切應(yīng)力的影響Fig.4 Effect of concentration on shear stress of alginates from two Sargassum fusiforme strains

將褐藻膠剪切應(yīng)力流動(dòng)曲線與Power law模型進(jìn)行擬合,結(jié)果列于表4。其中粘度系數(shù)k越大,表示液體越粘稠。流動(dòng)指數(shù)n與液體的流動(dòng)性有關(guān),n<1為剪切變稀的假塑性流體,n與1的差值越大表明液體假塑性程度越大;n=1為牛頓流體,n越接近于1表明液體越接近牛頓流體;n>1則表明液體為剪切變稠的脹塑流性流體[20]。結(jié)果表明隨著褐藻膠溶液濃度的降低,k值減小,溶液粘度降低。品系SF-1褐藻膠溶液的n值隨著濃度的降低,流動(dòng)指數(shù)反而降低,表明2%的褐藻膠溶液最接近牛頓流體,而0.2%的褐藻膠溶液假塑性程度最大。而品系SF-2褐藻膠溶液的n值隨著溶液濃度的降低先增大后降低,0.5%的褐藻膠溶液n值高達(dá)0.989,最接近牛頓流體,而2%褐藻膠溶液假塑性程度最大。

表4 不同濃度褐藻膠的粘度系數(shù)和流動(dòng)指數(shù)

2.2.3.2 溫度對(duì)羊棲菜褐藻膠粘度影響分析 圖5是兩個(gè)品系羊棲菜1%褐藻膠溶液粘度隨溫度的變化曲線。結(jié)果表明,兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠溶液粘度隨著溫度的升高而降低。這是因?yàn)殡S著溫度的升高,溶液體系中分子活動(dòng)越劇烈,減小了分子間相互作用力,從而降低了溶液的流動(dòng)阻力,表現(xiàn)為粘度降低。在低溫下,褐藻膠溶液也不能凝膠,這保證了其在冷凍食品中的應(yīng)用。

圖5 溫度對(duì)兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠溶液粘度的影響Fig.5 Effect of temperature on viscosity of alginates from two Sargassum fusiforme strains

2.2.3.3 羊棲菜褐藻膠溶液觸變性分析 兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠溶液的觸變性曲線見圖6。由圖6可知,兩個(gè)品系褐藻膠觸變曲線相似,觸變環(huán)面積都很小,表明經(jīng)外力作用,體系發(fā)生較大變化后可快速恢復(fù),有助于食品加工過程中食品的保型。結(jié)果表明兩個(gè)品系褐藻膠可以作為優(yōu)良的食品添加劑。

圖6 兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠的觸變性曲線Fig.6 The thixotropic curves of alginates from two Sargassum fusiforme strains

2.2.3.4 羊棲菜褐藻膠溶液動(dòng)態(tài)粘彈性分析 圖7和圖8分別為兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠溶液動(dòng)態(tài)粘彈性圖,其中G′(儲(chǔ)能模量)代表彈性部分,G″(損耗模量)代表粘性部分,tanδ=G″/G′表征體系的粘彈性的程度。G′,G″曲線的交匯點(diǎn)處tanδ=1,而當(dāng)tanδ>1時(shí),樣品體系以粘性為主的,tanδ<1時(shí),體系以彈性為主。由圖可知兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠溶液的動(dòng)態(tài)粘彈性曲線非常相似,褐藻膠溶液的G′,G″都隨著頻率的增加而增加,當(dāng)頻率低于15 Hz時(shí),G′小于G″,tanδ>1,體系以粘性為主,但隨著頻率的增加G′逐漸超過G″,當(dāng)頻率高于15 Hz時(shí),G′大于G″,tanδ<1,此時(shí)體系以彈性為主。羊棲菜褐藻膠溶液的G′與G″交匯點(diǎn)在15 Hz,相對(duì)比于萱藻的10 Hz[7]和多肋藻的5 Hz[5],表明體系以粘性為主。

圖7 品系SF-1褐藻膠的動(dòng)態(tài)粘彈性Fig. 7 Dynamic viscoelastic of alginate from SF-1

圖8 品系SF-2褐藻膠的動(dòng)態(tài)粘彈性Fig.8 Dynamic viscoelastic of alginate from SF-2

2.3 兩個(gè)品系羊棲菜褐藻糖膠化學(xué)組成分析

兩個(gè)品系羊棲菜褐藻糖膠的總糖含量,硫酸根含量以及單糖組成列于表5,單糖組成氣相分析圖見圖9。結(jié)果表明品系SF-1褐藻糖膠的總糖含量和硫酸根含量均高于品系SF-2,尤其是硫酸根含量,前者接近后者的兩倍。在單糖組成方面,品系SF-1中,巖藻糖比例最高,其次依次為甘露糖,葡萄糖,木糖以及半乳糖。而在品系SF-2中甘露糖所占比例最高,其次才是巖藻糖,接下來依次為木糖,葡萄糖和半乳糖。兩個(gè)品系羊棲菜褐藻糖膠在單糖組成,硫酸基含量等方面的差異可能使得他們的性能與活性有很大不同,從而影響他們的應(yīng)用。

表5 兩個(gè)品系羊棲菜褐藻糖膠的化學(xué)組成(%)

圖9 羊棲菜褐藻膠的單糖組成氣相分析Fig.9 Chromatogram for monosaccharides components of alginates from two Sargassum fusiforme strains注:A:單糖標(biāo)準(zhǔn)品氣相色譜圖,B:品系SF-1褐藻糖膠氣相色譜,C:品系SF-2褐藻糖膠氣相色譜圖；1.鼠李糖；2.巖藻糖；3.阿拉伯糖；4.木糖；5.甘露糖；6.葡萄糖；7.半乳糖；8.肌醇。

注:a,指占褐藻糖膠質(zhì)量的百分比;b,指占褐藻糖膠總糖的百分比。

3 結(jié)論

本文建立了一種褐藻膠、褐藻糖膠酶法聯(lián)合提取工藝,相較傳統(tǒng)提取工藝而言,是一種更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保適用于工業(yè)生產(chǎn)的有效提取工藝。本文利用此工藝對(duì)洞頭縣兩個(gè)品系羊棲菜的褐藻膠及褐藻糖膠進(jìn)行了提取和理化性質(zhì)測(cè)定。就褐藻膠而言,兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠含量較高,與傳統(tǒng)褐藻膠提取原材料海帶和泡葉藻褐藻膠含量相當(dāng)。理化性質(zhì)測(cè)定表明兩個(gè)品系羊棲菜褐藻膠的分子量、MG組成、黏度、凝膠強(qiáng)度以及流變學(xué)特性相似,是優(yōu)良的食品添加劑。就褐藻糖膠而言,且兩個(gè)品系羊棲菜褐藻糖膠含量均高于海帶及泡葉藻,尤以SF-2品系最高。兩種褐藻糖膠在總糖含量、單糖組成以及硫酸根含量方面具有較大差異,其結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系還需進(jìn)一步探索。

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Co-extraction and characterization of alginate and fucoidan from twoSargassumfusiformestrains

LI Ya-jing,FAN Jia-xing,CHENG Liu-kun,XU Jia-chao,GAO Xin,FU Xiao-ting*

(College of Food Science and Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266000,China)

Our present study put emphasis on the alginate and fucoidan extracted from two strains(SF-1 and SF-2)ofSargassumfusiformefrom Dongtou,Zhejiang province,by co-extraction technology. The results showed that the content of alginate of SF-1 was relatively higher than that of SF-2(p=0.149),while the fucoidan content of SF-2 was significantly higher than that of SF-1(p<0.01). Moreover,the alginates from two strains were similar with each other on some physical and chemical properties,and both of them had properties like low viscosity,high gel strength,shear thinning,small thixotropic area,and none gel-formation at low temperature. The results of1H-NMR indicated that two kinds of alginates were mainly composed by homopolymeric blocks,especially polymannuronic blocks,and the alginate in SF-1 contain more mannuronic acid than that in SF-2. The chemical compositions of fucoidans from twoS.fusiformestrains were detected,and the results showed that there were significant differences between their structures. On one hand,the sulfate content of SF-1 fucoidan was almost two times that of SF-2 fucoidan. On the other hand,the most abundant monosaccharide in fucoidan from SF-1 was fucose(42.24%),while which in SF-2 fucoidan was mannose(36.40%),followed by fucose(31.97%). In conclusion,the high content of alginate and fucoidan indicated that the twoS.fusiformestrains could be developed as useful raw materials for the co-production of alginate and fucoidan,and the fucoidans from two strains with different compositions might have different properties and applications

Sargassumfusiforme;alginate;fucoidan;co-extraction;characterization

2016-09-01

李雅靜(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：食品化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)支持，E-mail：sakura_yj@163.com。

*通訊作者:付曉婷(1980-)，女，副教授，研究方向：海藻資源生物加工與利用、海藻保健食品及功能性化妝品開發(fā)，E-mail：xiaotingfu@ouc.edu.cn。

國(guó)家海洋局海洋公益項(xiàng)目(201405040)；科技部中韓國(guó)際合作項(xiàng)目(2015DFG32290)。

TS254.1

A

1002-0306(2017)06-0090-07

10.13386/j.issn1002-0306.2017.06.008