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第二章海藻化学1.抗甲状腺功能亢进（甲亢）海藻中所含的碘可用来纠正因缺碘而引起的甲状腺功能不足，增强机体新陈代谢。2.海藻中的蛋氨酸、胱氨酸含量丰富，能防止皮肤干燥，常食还可使干性皮肤富有光泽，油性皮肤可改善油脂分泌。3.海藻中所含维生素丰富，可维护上皮组织健康生长，减少色素斑点。4.海藻多糖具有抗凝血、增强免疫、抗氧化、抗病毒，包括疱疹病毒、艾滋病病毒等。5.预防白血病藻胶酸可与放射性元素锶结合成不溶物排出体外，使锶不致在体内引起白血病等。海藻面膜以海藻提取物的矿物质成份,控油清洁毛孔,提供充足的水分,镇静疲劳、粗糙的皮肤,使皮肤维持细腻、抗氧化、有光泽。1、海藻化学：主要研究海藻中化学成分的组成、结构、性质、代谢、含量，以及分离纯化的机理和方法。2、海藻化学起源于17世纪末，法国人将海带烧成灰，从中制备钠碱、提取碘。海藻的化学成分在工业和药物研发中都有重要作用。3、矿质元素、多糖、肽、萜、不饱和脂肪酸等，具抗菌、抗肿瘤、治疗心脑血管疾病。第一节海藻资源及利用概况一、世界海藻资源及利用情况世界海藻资源非常丰富，估计有近万种，目前利用的经济藻类有百余种，从几微米的单细胞藻类到几十米的巨藻，包括褐藻、红藻、绿藻和蓝藻。全球藻类主要分布在亚洲，尤其是中国、日本和朝鲜半岛。三地产量占到总产值的三分之二，而产量则占到96%。褐藻：在全世界共有1600多种，分归240个属、我国占80个属，巳知250多种，且绝大多数为海产.常见的经济价值较高的藻类主要海带、裙带菜、巨藻、马尾藻等。绿藻：是藻类植物中最大的一门。是水域环境中生长分布最上层的藻类，巳知有8600多种，科学家们把它们分类归入350个属，绿藻约有1／10为海产种类，我国海生绿藻200多种。红藻：全世界的红藻已知有4410多种，分归560多个属，其中绝大多数为海生红藻，极少数为淡水种类，如胭脂藻。我国红藻已知有130多个属、450多种，现仅开发利用几十种。经济种类有紫菜、江蓠、石花菜、麒麟菜等。蓝藻：螺旋藻二、中国海藻资源（一）概述我国海岸线漫长，纬度跨热带、亚热带、温带。中国海藻资源非常丰富，有几千种不同种类的海藻，具有经济价值的50多种。海藻产量位居世界首位。（二）中国重要经济海藻1、海带：褐藻类，冷水性海藻。它生长快，个体大，是人工栽培最多的海藻。海带含有22％—26％的海藻酸钠，11％—18％的甘露醇．5％—9％的粗蛋白，其他还有碳水化合物、脂肪、多种维生素。海带中碘含量为海藻中最高，可达0.45%。预防、治疗甲状腺肿大有特殊功效。（1）是我国目前产量最高的一个海藻品种，占2/3.（2）辽宁、山东、福建、浙江产量较高。食用，预防治疗甲状腺肿大。（3）海藻化工：褐藻胶、甘露醇、碘、氯化钾。（4）连云港从70年代开始人工养殖，是江苏唯一的海带产地。2、紫菜：红藻类，辽宁到海南均有。我国第二大海藻资源，自然品种有10种，其中坛紫菜和条斑紫菜产量大。加工企业主要分布在江苏。条斑紫菜—北方，坛紫菜—南方，藻体单双层细胞，几十微米厚。维生素、微量元素、蛋白质含量高，牛磺酸含量高。紫菜富含EPA和DHA，可以预防人体衰老。紫菜所含的多糖具有明显增强细胞免疫和体液免疫功能，并可以促进淋巴细胞转化，提高机体的免疫力。紫菜含有大量可降低胆固醇的牛磺酸，有利于保护肝脏。另外，它还含有丰富的胆碱，而胆碱又是神经细胞传递信息的重要化学物质，对增强人的记忆、防止记忆衰退有良好的作用。紫菜多糖(Porphyrapolysaccharide)从紫菜中分离出分子量约为74,000的紫菜多糖，能促进蛋白质生物合成，提高机体免疫功能，抗肿瘤、抗突变、抗肝炎、抗辐射及抗白细胞数降低。增强脑、肝中超氧化物岐化酶(SOD)的活力，对多种老年性疾病有防治作用。另有增强心肌收缩力、降血脂、抗凝血、降低血液粘滞度、抑制血栓形成的作用，对预防动脉硬化、改善心肌梗塞具重要意义。3、裙带菜：褐藻类，温带性海藻。有海藻之王的美称，裙带菜的味道比海带好。主要分布在辽宁、山东、江苏、浙江、福建沿海。钙、微量元素、维生素含量高，辽宁大连市产量现已跃居世界第一。海木耳4、马尾藻：褐藻类，温带性海藻。到目前为止，全世界已报道了280多种马尾藻，我国已知有60多种，此外，常见的羊栖菜、铜藻、鼠尾藻、海黍子、海篙于等也属于马尾藻局。许多马尾藻属的藻类，其藻体极大。成体长达数米、数十米、甚至数百米，如在南美洲和大西洋非洲西岸等处形成的规模巨大的马尾藻海，有的船只进去后居然出不未。藻体分固着器、茎、叶和气囊四部分。茎略呈三棱形，叶子多为披针形。生近海中，可做饲料，又可用来制褐藻胶和绿肥。本属的种类是提取褐藻胶等重要的工业原料，羊栖菜可药用和食用（羊栖菜多糖，抗肿瘤）。海藻工业的重要原料：提取海藻胶、甘露醇、碘。现在对马尾藻的利用主要是提炼药品、制造甲烷及用作饲料和肥料等，这是一类极有开发价值的海洋大型藻类。5、巨藻：褐藻类。水深流大的海区。我国从国外引种成功。主要分布于美洲、大洋洲，非洲也有零星分布。1978年、1985年中国水产科学研究院黄海水产研究所先后两次从墨西哥、美国引进巨藻。巨藻是提取褐藻胶的主要原料。同时还是动物饲料和制取甲烷的原料。6、石花菜：红藻门。温带性藻类，我国南北海域均有分布。是提取琼胶的优质原料。通体透明、犹如冻胶。石花菜含有丰富的矿物质和多种维生素，尤其是它所含的褐藻酸盐类物质具有降压作用，所含的淀粉类硫酸脂，具有降脂功能，对高血压、高血脂有一定的防治作用。中医认为石花菜能清肺化痰、清热燥湿，滋阴降火、凉血止血，并有解暑功效。7、江蓠：是一种温带性红藻。生于潮间带。广东、福建产量高。提取琼脂的原料。其中龙须菜含胶量是目前已知可养江蓠属海藻中最高。含植物凝集素(agglutinin)，二十碳五烯酸，花生四烯酸等脂肪酸，抗病毒、抗肿瘤的硫酸多糖。8、麒麟菜：红藻门。是一种热带、亚热带海藻。我国只见于海南岛、西沙群岛和台湾等地区。它含有大量的卡拉胶，是目前我国生产卡拉胶和琼脂的主要原料之一。9、羊栖菜：马尾藻的一种。又名鹿角尖、海大麦，属暖温带性海藻。低潮线的岩石上，食用。在日本誉为长寿菜。含有丰富的蛋白质、糖类、生物钙以及各种维生素，对防治甲状腺肿大、高血压、风湿病、大肠癌以及消除大脑疲劳、促进皮肤光滑等均有显著疗效。食用方法主要为炒制，可制成调味品和海藻凝胶食品。药用可作为治疗风湿病用的含脂多糖药物；制成逆转录酶抑制剂；治疗消化道溃疡用的植物和微生物脂多糖；抗疱疹药；胆固醇下降剂；抗糖尿病剂以及治疗弓形体感染用的脂多糖。化工上可作为香皂原料的添加剂和家具板的粘合剂。羊栖菜藻体还含有丰富的褐藻胶、甘露醇、碘等，它们均可作为工业原料。10、海篙子：马尾藻的一种。海藻工业重要原料，褐藻胶、甘露醇、叶绿素等。海篙子多糖：为海洋植物中的褐藻门、马尾藻科、马尾藻属，植物海篙子中所提取分离的有效部位多糖，其分子量在400～80000之间，呈固态深棕色，可用作安神、镇静、催眠的药品或作为具有这类药用功能的保健品或食品。11、螺旋藻：蓝藻类。海水和淡水中均有生长，是一种热带和亚热带藻类，在我国海南沿海和云南省内陆均有养殖和加工。营养丰富，被联合国粮农组织和联合国世界食品协会推荐为“二十一世纪最理想的食品”。螺旋藻是人类迄今为止所发现的最优秀的纯天然蛋白质食品源，并且是蛋白质含量高达60～70%，且消化吸收率高达95%以上。含有大量的γ-亚麻酸，这是一种人体必需的不饱和脂肪酸，是健脑益智、清除血脂、调节血压、降低胆固醇的理想物质。螺旋藻多糖具有抗辐射损伤和改善放、化疗引起的副反应作用，因此对肿瘤患者是食疗佳品。螺旋藻中叶绿素含量极为丰富，是普通蔬菜含量的10倍以上，对促进人体消化，中和血液中毒素及改善过敏体质，消除内脏炎症等都有积极作用。螺旋藻中脂肪含量只有5%，且不含胆固醇，可使人体在补充必要蛋白时避免摄入过多热量。12、小球藻：绿藻类。单细胞藻类。微藻中产量最大。优良的功能性食品资源。蛋白含量高达40％-50％含8种必需氨基酸与陆生植物相比，维A、维C高出500-800倍。大量的微量元素。第二节海藻的一般成分海藻一般成分:指其所含的蛋白质、碳水化合物、灰分、色素、脂肪等。其中含量较高的是碳水化合物、灰分、粗蛋白。（1）其含量受生长环境、生长季节和藻体部位等因素的影响。（2）脂肪含量低，仅为0.1-1.0%之间。（3）生物活性物质：主要是硫酸杂多糖，如琼脂、褐藻糖胶、螺旋藻多糖、羊栖菜多糖等等。（4）灰分含量高，微量元素宝库，尤其是碘，野生海带的含碘量高于养殖海带。第三节海藻的碳水化合物一、红藻多糖细胞间质：半乳聚糖（半乳糖胶）细胞质：红藻淀粉琼胶类和卡拉胶类多糖的结构是红藻多糖的基本骨架。两者的区别是前者具有3，6内醚-β-L-半乳糖，后者具有3，6内醚-α-D-半乳糖（一）琼脂(agar)1、琼脂分子结构琼脂由β-D-半乳糖（D）与3,6-内醚-α-L-半乳糖通过C1,3和C1,4交替连结起来的长链。主要原料为石花菜和江蓠。琼胶糖的结构A—易被酸或α-琼胶酶水解的键；E—易被β-琼胶酶水解的键；(L)—3,6-内醚-a-L-半乳糖(3,6-AG)；(D)—D-半乳糖2、琼脂化学成分（1）琼脂糖(agarose)：，也称为琼胶素，琼脂主要成分，中性，65%，可形成凝胶。（2）琼脂胶(agaropectin)，。是琼脂糖的衍生物，其单糖残基不同程度被硫酸基、甲氧基、丙酮酸等负电荷基团取代。36%，酸性，不形成凝胶。（3）琼脂这一概念应该理解为有相同聚半乳糖主链但不同程度被负电荷基团取代的多糖混合物。（4）这两种成分广泛应用于生化，临床，医药，食品等领域。琼胶类硫酸多糖对B型流感病毒、腮腺炎及脑膜炎病毒等有抑制作用。3、琼脂糖凝胶冷却时琼脂糖单链分子相互缠绕可形成左手双螺旋区段，这些区段交错连接聚集成束，形成具有刚性的交联凝胶网。琼脂糖凝胶特点：①80度以上热水和30-40%乙醇中溶解，在电解质存在时能够沉淀。耐碱不耐酸，ph低于5.5时琼胶降解。②琼胶的凝固温度和融化温度相差50-60度，其中的-OCH3含量越高，凝固温度越高。③中性琼脂糖含量越高，凝胶强度越高；硫酸基含量越低，强度越高。通过氢键形成网状结构。④泌水性：凝胶表面析水。⑤粘度：与中性琼脂糖的分子量有关。（二）卡拉胶（carrageenan）也称为角叉聚糖，红藻中的卡帕藻和麒麟菜是主要原料。卡拉胶是β-D-半乳糖和3,6-内醚-α-D-半乳糖通过C1,3和C1，4糖苷键交替连接形成的线形高分子聚合物。根据D-半乳糖是否成醚，所含硫酸基的含量和结合位置可将卡拉胶分为5族13种也可形成右手双螺旋结构，也可形成热可逆性凝胶，形成类似琼脂的凝胶。是琼脂的良好替代品，被广泛用作肉制品中的脂肪代用品。κ卡拉胶凝固性最好，1，3糖苷键连接的D半乳糖的硫酸基处在C4位置，不妨碍双螺旋的形成。生产：一般从卡帕藻和麒麟菜中分离提取，其工艺流程如下。冻结法原藻→漂白→水洗→切细→加5%-10%NaOH溶液于70℃提取1h→水洗呈中性→90℃热水提取→过滤→冷却凝固→切条→冻结→脱水→干燥→磨粉→精制κ-卡拉胶。应用：1、凝固剂：火腿肠、午餐肉、果冻布丁、奶酪、糖果2、稳定剂：巧克力、牛奶、酸奶、奶油、冰淇淋3、悬浮剂：富钙牛奶中避免钙沉淀4、乳化剂：浓缩牛奶中避免脂肪分离5、持水剂：面包、蛋糕6、粘合剂：果酱、鱼子酱等罐头生产中7、澄清剂：醋、酒8、增稠剂：鱼露、虾油9、宠物食品二、褐藻多糖（一）褐藻胶1、原料：海带、巨藻、马尾藻等。2、成分：褐藻胶(algin)是褐藻细胞壁的填充物质，直链线性嵌段型高聚物。褐藻酸的盐类。褐藻酸由1,4-β-D-甘露糖醛酸（M）和1,4-α-L-古洛糖醛酸(G)为基本骨架连接而成。3、物化性质：（1）褐藻酸在水和有机溶剂中均不溶。形成盐后（褐藻胶）可溶。（2）分子量越大粘度越高，温度越高粘度越高，ph7时粘度最大。（3）低M