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海藻酸鈉（Sodium alginate）是一種天然多糖，化學(xué)式為(C6H7O6Na)n，為白色或淡黃色粉末，無味，海藻酸鈉溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑。海藻酸鈉是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取碘和甘露醇之后的副產(chǎn)物，其分子由β-D-甘露糖醛酸（β-D-mannuronic，M）和α-L-古洛糖醛酸（α-L-guluronic，G）按（1→4）鍵連接而成，具有藥物制劑輔料所需的穩(wěn)定性、溶解性、粘性和安全性。

海藻酸鈉的水溶液具有較高的黏度，已被用作食品的增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑等。海藻酸鈉是無毒食品，早在1938年就已被收入美國藥典。海藻酸鈉含有大量的—COO－，在水溶液中可表現(xiàn)出聚陰離子行為，具有一定的黏附性，可用作治療黏膜組織的藥物載體。海藻酸鈉具有明顯的pH敏感性，可以在極其溫和的條件下快速形成凝膠，這可以避免敏感性藥物、蛋白質(zhì)、細(xì)胞和酶等活性物質(zhì)的失活。由于這些優(yōu)良的特性，海藻酸鈉已經(jīng)在食品工業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

歷史

1881年，英國化學(xué)家E.C.Stanford首先對褐色海藻中的海藻酸鹽提取物進(jìn)行科學(xué)研究，他發(fā)現(xiàn)該海藻酸的提取物具有幾種很有趣的特性，它具有濃縮溶液、形成凝膠和成膜的能力，基于此，他提出了幾項工業(yè)化生產(chǎn)的申請。但是，海藻酸鈉直到50年之后才進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。商業(yè)化生產(chǎn)始于1927年，現(xiàn)在全世界每年約生產(chǎn)30000噸，其中30%用于食品工業(yè)，剩下的用于其它工業(yè)，制藥業(yè)和牙科。

1980 年以前，中國出口量僅占國際海藻酸鈉貿(mào)易量的 0.1%。自 1981 年開始，每年以 30%的速度遞增，1987 年出口量達(dá) 3900 噸，占國際海藻酸鈉貿(mào)易量的 23%。海藻酸鈉在美國被譽(yù)為“奇妙的食品添加劑”，在日本被譽(yù)為“長壽食品”。

超純度海藻酸鈉提取非常困難，之前只有美國一家企業(yè)才能生產(chǎn)。經(jīng)過艱苦的科技攻關(guān)，中國青島明月藻酸鹽組織工程材料有限公司副總經(jīng)理張德蒙帶領(lǐng)團(tuán)隊成員研究出2項技術(shù)專利，并且自主設(shè)計了工藝流程。在2018年實驗室制備成功的基礎(chǔ)上，2019年底，該公司生產(chǎn)出1千克超純度海藻酸鈉，填補(bǔ)中國體內(nèi)植入級海藻酸鈉制備的技術(shù)空白。2021年9月，產(chǎn)品完成CDE（國家藥品監(jiān)督管理局藥品審評中心）登記備案。明月海藻集團(tuán)已成為全球唯一一家具備從海藻提取到制備海藻酸鹽醫(yī)用敷料技術(shù)的高新技術(shù)企業(yè)。

理化性質(zhì)

海藻酸鈉為白色或淡黃色粉末，幾乎無臭無味。海藻酸鈉溶于水，不溶于乙醇、乙醚、三氯甲烷等有機(jī)溶劑。溶于水成粘稠狀液體，1%水溶液pH值為6-8。當(dāng)pH=6-9時粘性穩(wěn)定，加熱至80 ℃以上時則粘性降低。海藻酸鈉無毒，LD50>5000mg/kg。螯合劑對海藻酸鈉溶液性質(zhì)的影響合劑可以絡(luò)合體系中的二價離子，使得海藻酸鈉能穩(wěn)定于體系中。

分子量

商品用海藻酸鈉的分子量通常像多糖一樣，比較分散。因此，一種海藻酸鈉的分子量通常代表該組所有分子的平均值，最常見的表達(dá)分子量的方式是數(shù)均分子量（Mn）和重均分子量（Mw）。

在多分散性分子群中，通常Mw>Mn。Mw/Mn的系數(shù)為分散性指數(shù)，海藻酸鈉商品的指數(shù)經(jīng)典范圍為1.5～2.5。最常用的決定分子量的方法為建立在內(nèi)在粘性和光散射測定基礎(chǔ)上計算而出的。

溶解性

海藻酸鈉溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑。它溶于堿性溶液，使溶液具有粘性。海藻酸鈉粉末遇水變濕，微粒的水合作用使其表面具有粘性。然后微粒迅速粘合在一起形成團(tuán)塊，團(tuán)塊很緩慢的完全水化并溶解。如果水中含有其它與海藻酸鹽競爭水合的化合物，則海藻酸鈉更難溶解于水中。水中的糖、淀粉或蛋白質(zhì)會降低海藻酸鈉的水合速率，混合時間有必要延長。單價陽離子的鹽（如鹽）在濃度高于0.5%時也會有類似的作用。海藻酸鈉在1%的蒸餾水溶液中的pH值約為7.2。

穩(wěn)定性

海藻酸鈉具有吸濕性，平衡時所含水分的多少取決于相對濕度。干燥的海藻酸鈉在密封良好的容器內(nèi)于25℃及以下溫度儲存相當(dāng)穩(wěn)定。海藻酸鈉溶液在pH5～9時穩(wěn)定。聚合度（DP）和分子量與海藻酸鈉溶液的粘性直接相關(guān)，儲藏時粘性的降低可用來估量海藻酸鈉去聚合的程度。高聚合度的海藻酸鈉穩(wěn)定性不及低聚合度的海藻酸鈉。據(jù)報道海藻酸鈉可經(jīng)質(zhì)子催化水解，該水解取決于時間、pH和溫度。藻酸丙二醇酯溶液在室溫下、pH3～4時穩(wěn)定；pH小于2或大于6時，即使在室溫下粘性也會很快降低。

海藻酸鈉作為乳制品及飲料的穩(wěn)定劑，穩(wěn)定的冰凍牛乳具有良好的口感，無粘感和僵硬感，在攪拌時有粘性，并有遲滯感。由于海藻酸鈣可形成穩(wěn)定熱不可逆凝膠，因而在運(yùn)輸、儲藏過程中不會變粗糙（冰晶生長），不會發(fā)生由于溫度波動而引起的冰淇淋變形現(xiàn)象；同時這種冰淇淋食用時無異味，既提高了膨脹率又提高了融點(diǎn)，使得產(chǎn)品的質(zhì)量和效益都有顯著提高。產(chǎn)品口感柔滑、細(xì)膩、口味良好。添加量較低，一般為1-3%，國外添加量為5-10%。

凝膠特性

調(diào)低 pH 時，海藻酸會形成凝膠，這種凝膠的凝膠強(qiáng)度較弱，形成的凝膠較軟，并且溶于堿溶液中；海藻酸鈉可以在極其溫和的條件下快速形成凝膠，當(dāng)在溶液中添加少量 ca(clo)2+ 時，Ca2+ 置換海藻膠中的部分 H+ 和 Na+ 形成海藻酸鈣凝膠，G單元上的Na+與二價陽離子發(fā)生離子交換反應(yīng)，G單元堆積形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而形成水凝膠。海藻酸鈣形成的凝膠是熱不可逆的，這是海藻酸鈉相對于其他膠體一個很明顯的優(yōu)點(diǎn)。

成膜性

海藻酸鈉是鏈鎖狀高分子化合物，具有形成纖維和薄膜能力。

整合性

海藻酸鈉作為一種螯合劑可以絡(luò)合體系中的二價離子，使得海藻酸鈉能穩(wěn)定于體系中。

應(yīng)用

食品領(lǐng)域

海藻酸鈉是一種廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)的穩(wěn)定劑。它在冰淇淋制作過程中起到重要作用，能夠控制冰晶的形成，改善冰淇淋的口感，使其更加細(xì)膩順滑。此外，海藻酸鈉還可以用于穩(wěn)定糖水冰糕、冰果子露、冰凍牛奶等冷食品，保持其良好的質(zhì)地和口感。在乳制品方面，海藻酸鈉也具有重要的功能。比如在精制奶酪、涂抹奶油、干酪等乳制品中，海藻酸鈉可以起到穩(wěn)定作用，防止食品與包裝材料之間的粘連，并可用作上乳制品的覆蓋物，保持其穩(wěn)定性和防止糖霜酥皮開裂。

海藻酸鈉用于色拉（一種涼拌菜）調(diào)味汁，布丁（一種甜點(diǎn)心)、果醬、番茄醬及罐裝制品的增稠劑，以提高制品的穩(wěn)定性質(zhì)，減少液體滲出。

海藻酸鈉是一種添加劑，常在制作掛面、粉絲和米粉時使用。它具有改善制品組織的粘結(jié)性的作用，使得這些制品更加具有拉力強(qiáng)、彎曲度大的特點(diǎn)，并能減少斷頭率。特別是對于面粉含量較低的面筋來說，添加海藻酸鈉效果更為顯著。此外，在面包、糕點(diǎn)等制品中添加海藻酸鈉可以改善制品內(nèi)部組織的均一性和持水作用。這意味著制品更加均勻，質(zhì)地更加細(xì)膩，并且可以延長儲存時間。對于冷凍甜食制品而言，使用海藻酸鈉能夠形成熱聚合保護(hù)層，這有助于改善香味的散發(fā)，并提高熔點(diǎn)的性能。

海藻酸鈉是一種多功能的食品添加劑，可以用于制作各種凝膠食品，保持良好的膠體結(jié)構(gòu)，避免滲液和收縮現(xiàn)象。它特別適用于冷凍食品和人造仿制食品，能夠延長貯藏時間。此外，海藻酸鈉還可以用作食品保護(hù)層，覆蓋水果、肉類、禽類和水產(chǎn)品等，與空氣隔離，延緩氧化反應(yīng)，延長食品的保鮮期。它還可以作為面包的糖衣、填料的添加劑，點(diǎn)心的涂蓋層以及罐頭食品中的自凝形成劑。海藻酸鈉不僅在高溫和冷凍條件下保持原有的形態(tài)，而且在酸性環(huán)境中也能表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。因此，它可以替代瓊脂制作具有彈性、不粘牙、透明的水晶軟糖。

制藥領(lǐng)域

海藻酸鈉是一種在美國藥典中已經(jīng)收錄的藥物成分，早在1938年就開始應(yīng)用。它在1963年也被收錄進(jìn)英國藥典。海藻酸鈉在水中不溶解，但一旦加入水中，會膨脹起膠凝作用。因此，在傳統(tǒng)上，海藻酸鈉常被用作制作片劑時的粘合劑，而海藻酸則用作速釋片的崩解劑。然而，海藻酸鈉對片劑的特性影響取決于其在處方中的使用量，有些情況下，海藻酸鈉甚至可以促進(jìn)片劑的崩解。制粒過程中可以直接添加海藻酸鈉，而不必等到制粒后以粉末形式加入，這使得制備過程更加簡單。使用海藻酸鈉制作的片劑具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，相比使用淀粉而言。

海藻酸鈉是一種被廣泛應(yīng)用于懸浮液、凝膠和脂肪油類基質(zhì)濃縮乳劑生產(chǎn)中的物質(zhì)。它被用于某些液體藥物中，主要起到增加黏性和改善固態(tài)物質(zhì)懸浮性的作用。此外，藻酸丙二醇酯則能夠提高乳劑的穩(wěn)定性。

印紡工業(yè)

海藻酸鈉被廣泛應(yīng)用于印染工業(yè)，作為一種活性染料色漿，與其它漿料相比具有更好的優(yōu)勢。在印出的紡織品中，海藻酸鈉可以產(chǎn)生鮮艷的花紋，線條清晰，顏色均勻，滲透性好，可塑性也很好。因此，海藻膠是現(xiàn)代印染業(yè)的首選漿料之一，可以廣泛應(yīng)用于各種纖維材料的印花，尤其適用于撥染印花漿的配制。

中國紡織行業(yè)正在將海藻膠與淀粉混合或代替淀粉來配制經(jīng)紗漿料，這種做法不僅可以減少對糧食的需求，還可以改善經(jīng)紗的纖維結(jié)構(gòu)，使其更加耐磨、不起毛，且斷頭率更低，從而提高織布效率。此外，海藻膠還能有效地處理棉纖維和合成纖維。

醫(yī)藥行業(yè)

海藻酸硫酸酯分散劑制成的PS型胃腸雙重造影硫酸制劑，具備流動性良好、顆粒細(xì)小、均勻分散、附著性能強(qiáng)，同時性能穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。

PSS是一種以海藻酸為基礎(chǔ)制成的雙鈉形式的褐藻多糖。它具有抑制凝血、降低血脂和減少血液黏稠度的特性。

用海藻膠代替橡膠、石膏作牙科印模料，不僅價格便宜，操作簡便，而且印出的齒形更準(zhǔn)確。

海藻膠還可以用來制作多種形式的止血劑，例如止血海綿、止血紗布、止血薄膜、燙傷紗布和噴霧止血劑等。

制備方式

海藻酸鈉的工藝流程如下：干的或濕的海草（藻）經(jīng)碾碎、水洗除雜、強(qiáng)堿水萃取、澄清得粗海藻酸鹽溶液，經(jīng)氯化鈣沉淀得帶色的海藻酸鈣，經(jīng)脫色、脫味后用酸處理，除去可溶性雜質(zhì)得海藻酸沉淀，與碳酸鈉作用得海藻酸鈉，再經(jīng)干燥、粉碎、過篩得海藻酸鈉粉末。