一種劃算的用于從江蘺屬藻類制備瓊脂糖的方法

專利名稱：一種劃算的用于從江蘺屬藻類制備瓊脂糖的方法
技術領域：
一種簡單、直接及劃算的從天然的或栽植的江籬屬藻類(Gracilariaspp.)，特別是從江籬屬藻類硬膜(Gracilaria dura)中制備凝膠強度高并且膠凝溫度低的瓊脂糖的方法。
背景技術：
可參看因特網址www.sporeworks.com，該網站描述瓊脂主要用于食品、醫療/制藥以及化妝品行業。瓊脂也用于其它行業，例如其近來用于包裝泡沫材料行業以生產可生物降解的包裝泡沫材料。此外，該網站描述了高品質細菌瓊脂的顯著特征。該網站描述此種瓊脂的膠凝溫度應該為34-35℃，以使在滅菌后加入培養基中的熱敏性抗體可能的降解降至最低。此外，其還描述了越涼的瓊脂越容易處理并且在陪替氏(Petri)培養皿中濃縮的問題越少。高品質細菌瓊脂的另一重要特征在于，在標準測量條件下，其應具有的最低凝膠強度為800gcm-2。
可參閱2003-2004年的Fluka目錄冊(Fluka Catalog)，其中描述了系列瓊脂產品的規格。
可參閱2000-2001年的Sigma目錄冊(Sigma Catalog)，其中描述了瓊脂糖是一種從瓊脂或含有瓊脂的海藻分離得到的純化的線性半乳糖體水狀膠體。瓊脂糖凝膠強度范圍為650-1200g/cm2(1％溶液)，膠凝點的范圍為36-42℃。此類產品的缺點之一在于其成本高，這大概是由于其涉及精細的純化過程。
也可再參看因特網址www.sporeworks.com，該網站描述了石花菜(Gelidium)海藻生產最高等級的瓊脂以及瓊脂糖。
可以參閱從石花菜生產細菌瓊脂的論文，其中提到源自這種海藻的產品具有高凝膠強度(R.Armisen，J.Appl.Phycology，1995，7231-243，and J.Cosson et al.in Progress in PhycologicalResearch，F.E.Round and D.J.Chapman，Eds.，Biopress Ltd.1995.Vol.11；pp.269-324)。
可提及Andres Lemus等人所著的論文(《食品水狀膠體》(FoodHydrocolloids)，1991，5469-479)，其中提到源自不同石花菜種類的瓊脂的膠凝溫度為34.0-37.5℃，通過兩個凍結-解凍循環對提取的瓊脂進行提取以及純化之前將堿預處理后的海藻的pH調整至6-6.5(大概用酸)的工藝獲得的凝膠強度為687-1470g/cm2。
可提及Lebbar等人的“從藻類提取物汁生產瓊脂的方法”(“Processfor producing agar-agar from an algae extraction juice”)(US4,780,534；1988)，其中，從藻類(石花菜屬藻類、江籬屬藻類(Gracilaria)以及雞毛菜屬藻類(Pterocladia spp.)提取汁制備瓊脂的方法包括(a)將提取汁置于Na+形式的陽離子交換樹脂中，然后將其置入(b)Cl-及/或SO42-形式的陰離子交換樹脂中，然后(c)可選擇地將提取汁置于OH-形式的陰離子交換樹脂中，(d)緊隨其后將提取汁膠凝化，(e)從制得的凝膠中提取瓊脂，以及(f)通過將提取的瓊脂與負載有臭氧的運載氣體接觸從而處理制得的粉末。這樣的工藝可以低成本生產高等級的瓊脂，在醫療、制藥以及生物工程領域尤其有用。所描述的凝膠強度的范圍為1.5％的凝膠820-910g/cm2。
可提及M.Y.Roleda等人所著的論文(《海洋植物學》(BotanicaMarina 1997，4063-69)，文中所述源自凝花菜(Gelidiella acerosa)的瓊脂的膠凝溫度分別為38℃以及47℃，凝膠強度分別為493g cm-2以及200g cm-2，文中所述瓊脂的制備方法涉及在提取之前的乙酸預處理。
可提及O.P.Mairh等人所著的論文(《海洋植物學》(BotanicaMarina 1978，21169-174)，文中所述源自在印度西海岸阿拉伯海栽植的匍匐石花菜(Gelidium pusillum)的瓊脂凝膠強度為210g cm-2，在本發明內容中該凝膠強度被認為是不足的。此外，該論文沒有提供膠凝溫度的信息。
可以參閱Krishnamurthy等人所著的論文(《印度洋區域海藻研討會論文集》，中央鹽以及海藻化學制品研究院，包納加爾，1979，第41頁)(Proceedings，symposium on marine algae of Indian Ocean Region，Central Salt&Marine Chemicals Research Institute，Bhavnagar，1979，p41)，文中提到源自凝花菜的瓊脂的最大凝膠強度為325gcm-2，而相應的膠凝溫度為38-52℃。
也可以參閱K.S.Pillai所著的論文(J.Phycol.，13(Suppl.)，1977，p54)，K.S.Pillai已嘗試使加工條件最優化以使瓊脂質量最佳，并且提到由凝花菜制備的產率高達48％，但最大凝膠強度為300gcm-2，而由江籬屬藻類(未提及品種)的制備的產率為45-50％，最大凝膠強度為125gcm-2。
可以參閱Patel等人所著的論文(J.Phycol.13(Suppl.)，1977，p52)，Patel等人從生長在印度洋海岸中的凝花菜制備的產率為24.3％，凝膠強度為790gcm-2。
可以看出，對石花菜而言，所提到的最好結果為對于1.5％凝膠，膠凝點為37.5℃，凝膠強度為1470gcm-2，而對石花菜屬(Gelidiella)種類而言，所提到的最好凝膠強度為790gcm-2。如果對產品例如瓊脂糖還要求更高的規格，那么所述瓊脂為此須進一步純化。如果此類產品可以由海藻制得而不需精細的純化將是理想的。
可以提及Kiyoshi Arai等人所著的“瓊脂的純化”(“Purificationof agar”)(JP 7017，130，1970年1月13日；《化學摘要》，74，32889r，1971)(JP 7017，130，January 13，1970；Chemical Abstr.74，32889r，1971)，文中提到用DMF提取粗制瓊脂以分離高純度瓊脂糖。10g瓊脂與500mlDMF攪拌混合，在熱水中浸泡10小時，離心分離，將上清液倒入2公升丙酮中，沉淀物通過玻璃過濾器，用500ml丙酮清洗，在熱水中溶解并且過濾以得到瓊脂糖粉。
可以提及Craigie以及Leigh所著的“用季堿分離部分純化的瓊脂糖”(“Isolation of partially purified agarose with a quaternarybase”)(《海藻學方法手冊》，J A Hellebust以及J S Craigie編，劍橋大學出版社，劍橋，1978；第126頁)(in Handbook of PhycologicalMethods，edited by J A Hellebust and J S Craigie，CambridgeUniversity Press，Cambridge，1978；p.126)，其中提到250mg粗制瓊脂溶解于100ml沸騰的蒸餾水中，加入25mgλ-角叉菜膠，然后將10ml2％的塞太弗倫(氯化十六烷基吡啶)加入80-100℃的溶液中。用賽力特硅藻土(Celite)過濾熱的提取物并且在膜上(0.8微米)加熱過濾，然后將產物凍結以及解凍以制得部分純化的瓊脂糖。
可以提及R.B.Provonchee的“使用乙二醇的瓊脂糖純化方法”(“Agarose purification method using glycol”)(US 4,990,611，1991年2月)，文中提到通過下述方法由瓊脂或不純的瓊脂糖中重新得到純化的瓊脂糖在升高的溫度中將瓊脂或瓊脂糖溶解在低級(lower)亞烴基二醇中，將包含瓊脂或瓊脂糖的二醇溶液冷卻以誘導出純化的瓊脂糖產物沉淀，并且重新得到瓊脂糖產物沉淀物。
也可提及Kirkpatrick等人的專利號為4,983,268的美國專利，所述專利描述了適于快速電泳制備純化瓊脂糖的方法，其特征在于硫酸鹽含量少于0.2重量％，并且凝膠強度至少為1200gcm-2(1％)。通過如下方法純化瓊脂糖在pH為6.0-8.0并且包含不超過2.0nM的氯化物鹽的緩沖水溶液中溶解瓊脂糖或堿改性的(alkali-modified)瓊脂，并且通過與低級烷醇接觸沉淀瓊脂糖。
也可參閱Alfred Polson的論文(《化學摘要》65p5865a；1965)(Chemical Abstract 65p5865a；1965)，文中提到通過分餾瓊脂糖以及瓊脂膠混合物制備瓊脂糖。所述混合物用分子量為300的聚(乙烯基乙二醇)水溶液處理，獲得富含瓊脂糖的沉淀物。在該過程中，80g二號離子瓊脂(Ionagar)溶解于兩公升水中。加入2公升分子量為6000的40％(重量/體積)聚乙烯乙二醇至熱(80℃)的溶液中，并且通過110目的尼龍布過濾分離出產生的沉淀物。然后將所述沉淀物在40℃清洗2-3分鐘，懸置于15℃的水中，在5公升水中過夜攪拌，收集于尼龍網中，用丙酮清洗并且在溫暖的空氣中干燥。
可以參閱R.Armisen的出版物(J.Appl.Phycol.1995，7231-243)，文中提到從十七世紀中期以來，世界上瓊脂的第一來源是日本的石花菜，但到二十世紀初葉時對藻膠的需求量超過了該藻類的供給量，這使得有必要尋求可替代的海藻資源。文中也提到堿水解硫酸鹽的生產工藝的發展已經可以從江蘺屬藻類制得優良品質的食品級瓊脂。
可以參閱A.Q.Hurtado-Ponce等人的論文(《海洋植物學》，1988，31171-174)，文中已報道了如下的源自各種江蘺屬品種的具有較差的凝膠特性，特別是不同的膠凝溫度以及凝膠強度(低及高，并且反之亦然)的瓊脂(i)源自江籬屬藻類(Gracilaria sp.)(未提供種類的詳細信息)的瓊脂的膠凝溫度為41.3℃，凝膠強度為470gcm-2；(ii)源自可食江籬屬藻類(Gracilaria edulis)的瓊脂的膠凝溫度為55℃，凝膠強度為140gcm-2；(iii)源自江籬(Gracilaria verrucosa)的瓊脂的膠凝溫度為53℃，凝膠強度為270gcm-2；(iv)源自鳳尾菜(Gracilariaeucheumoides)的瓊脂的膠凝溫度為34℃，凝膠強度為130gcm-2。
可以參閱J.Rebello等人的論文(J.Appl.Phycol.1997，8517-521)，文中已報道了具有高膠凝溫度(59℃)和低凝膠強度(350gcm-2)的江籬屬藻類薄束(Gracilaria gracilis)的瓊脂。
可以提及因特網址(www.rheofuture.com)以及Y.Freile-Pelegrin等人所著的論文(J.Appl.Phycol.1997，9533-539)，文中提到在為制備瓊脂提取物對江籬屬藻類的預處理中，堿的最佳濃度是特定種類的。該論文的作者進一步提及對弱堿以及3％與5％的NaOH預處理后的海藻分別用0.025％的H3PO4以及0.025％的H2SO4浸泡以中和前述堿。發現此類預處理對源自墨西哥尤卡坦半島(Yucatan)的江籬角膜(Gracilariacornea)制備的瓊脂的凝膠強度范圍為974-1758g/cm2。然而，隨著凝膠強度增強，膠凝溫度也升高，并且凝膠強度為1758g/cm2的瓊脂的膠凝溫度為42-43℃，然而，許多應用都有膠凝溫度低、凝膠強度高的要求。
可以參閱R.D.Villanueva等人的論文(《海洋植物學》，第40卷，1997，pp 369-372)，文中提到源自麒麟龍須菜(Gracilaria eucheumoidesHarvey)的最佳瓊脂提取物。在該方法中，海藻用NaOH預處理，然后用0.5％的乙酸清洗。在最佳處理條件下，獲得的最大凝膠強度為423±43g/cm2，未提及相應的膠凝溫度。
Ma.R.J.Luhan也已經進行了一項針對從菲律賓中部伊洛伊洛(Iloilo)采集的江籬水竹(Gracilaria heteroclada)的與如上所述的研究相類似的研究(《海洋植物學》，35，1992，pp.169-172)，研究發現在早期干燥季節期間以及濕潤季節期間采集的海藻的凝膠強度范圍分別為510-794g/cm2以及43-101g/cm2，未提及其膠凝溫度。
E.Marinho-Soriano報道了源自不同江籬屬品種(紅藻門(Rhodophyta)，江蘺科(Gracilariaceae))，包括江籬屬藻類硬膜(《生物技術學報》8981-84，2001)(Journal of Biotechnology 8981-84，2001)的瓊脂多糖提取物，采用110℃的熱水提取1小時，對海藻不進行任何預處理。制得的瓊脂的凝膠強度為318±49g/cm2。
可以參閱E.Murano等人的論文(《水生生物學》204/205567-571，1990)(Hydrobiologia 204/205567-571，1990)，其已提及亞得里亞海(Adriatic Sea)中出現的江籬屬藻類硬膜。
可以參閱E.Murano等人的論文(《碳水化合物聚合體》1992，18171-178)(Carbohydrate Polymers 1992，18171-178)，文中提到，用堿或不用堿預處理，從生長在亞得里亞海北部的江籬屬藻類硬膜提取瓊脂。在提取前用堿預處理后用HCL中和。天然的以及堿處理后制得的瓊脂的凝膠強度為160-390g/cm2。
可以參閱E.Murano，C.Brandolin，F.Zanetti，S.Paoletti以及R.Rizzo的論文(《水生生物學》，204/205567-571，1990)(Hydrobiologia 204/205567-571，1990)，其報道了從在亞得里亞海北部實驗性地在一體化的混養系統中栽植的江籬屬藻類硬膜(江蘺科，紅藻門)提取的瓊脂組分的特性，將其置于熱水(90℃)以及0.5M NaOH(90℃，3小時)后用淀粉酶進行酶處理處理。除了所報道的結果說明在瓊脂的品質方面并未具有什么不同尋常的事實外，這是一種比常規的瓊脂提取方法更復雜的處理方法。
也可參閱E.Marinho-Soriano的論文(《生物技術學報》8981-84，2001)(Journal of Biotechnology 8981-84，2001)，其已報道在地中海的Thau湖(43°24′N；03°32′E)中出產江籬屬藻類硬膜。
可參閱R.M.Oza以及S.H.Zaidi的論文(“印度海藻修訂一覽表”，國家海藻以及海洋化學制品數據中心，印度政府海洋發展部；中央鹽以及海洋化學制品研究院，包納加爾，古吉拉特，印度，2001；p 25)(Arevised checklist of Indian marine algae，National Marine DataCentre on Algae and Marine Chemicals，Department of OceanDevelopment，Government of India；Central Salt and MarineChemicals Research Institute，Bhavnagar，Gujarat，India，2001；p 25)，其已報道在印度西海岸出產江籬屬藻類硬膜(C.阿加德)(C.Agardh)(J.阿加德)(紅藻門，江蘺科)。
可以參閱A.K.Siddhanta等人的論文(《海藻研究以及應用》，19(1&2)95-99，1997)(Seaweed Research and Utilisation 19(1&2)95-99，1997)，其報道了從印度西海岸采集江籬屬藻類硬膜天然原料制備瓊脂。干的海藻用1N硫酸預處理后用1.5％的堿中和。通過該過程獲得凝膠強度為260g/cm2的瓊脂。
顯然，上述例子中沒有報道從任何江籬品種制備下述瓊脂具有高的凝膠強度(＞1500g/cm2在1％水平)，同時具有低的膠凝溫度(35-36℃)。
從上述例子中還可以看出在所有例子中，江籬海藻要么用水直接提取，要么通過預處理以產生堿水解的效果，并且隨后在提取瓊脂之前用酸(HCl，H2SO4，CH3COOH以及磷酸(o-phosphoric acid)中和過量的堿。
可以參閱H.H.Selby以及R.L.Whistler的論文(“工業膠體-多糖及其衍生物”，R.L.Whistler以及J.N.BeMiller Eds.，第3版，學術出版股份公司，紐約，1993，pp 87-103)(Industrial gums-Polysaccharides and their Derivatives，R.L.Whistler and J.N.BeMiller，Eds.，3rd Edition，Academic Press Inc.，New York，1993，pp 87-103)。文中提到混合幾種類型的海藻可以制得具有所需特性的瓊脂組合物。然而，其沒有提及基于江籬屬藻類硬膜的任何配方。
顯然，根據現有技術，由生長在世界不同地區的江籬屬藻類硬膜生產的所需要的瓊脂的品質是相當普通的，并且沒有報道由此類海藻制得具有高凝膠強度以及低膠凝溫度的瓊脂類型的產品。
本發明目的本發明的主要目的在于從產自印度水域的江籬屬藻類硬膜制備瓊脂糖。
另一目的在于以一劃算的方式制備具有高凝膠強度(＞1900g/cm2；1％凝膠，20℃)，低膠凝溫度(約35℃)，低(0.25)硫殘留及低灰分含量(＜1％)的瓊脂糖。
另一目的在于用一最佳濃度的堿預處理海藻以制備瓊脂糖。
此外，本發明另一目的在于只通過水清洗而不是用常規的酸中和方法去除殘留的堿(預處理后)。
此外，另一目的在于證明上述過量的堿去除的方法制得的產品具有大大增強的凝膠強度。
此外，另一目的在于制備噴霧干燥的瓊脂糖以使產物更易于溶解。
此外，另一目的在于證明當在室溫條件下在塑料袋中貯藏干燥江籬屬藻類硬膜海藻超過一年時，瓊脂糖的品質沒有顯著退化。
此外，本發明另一目的在于說明海藻適于栽植，甚至在遠離其天然產地處。
此外，本發明另一目的在于說明由天然的以及栽植的江籬屬藻類硬膜制得的瓊脂糖的品質是類似的。
本發明另一目的在于說明，即使天然瓊脂糖的產量是受限的，由具有足夠量的江籬屬藻類硬膜生產瓊脂糖也是可行的。

發明內容
本發明涉及一種簡單、直接及劃算的從天然的或栽植的江籬屬藻類，特別是從江籬屬藻類硬膜中制備凝膠強度高并且膠凝溫度低的瓊脂糖的方法。所述方法包括如下步驟用堿預處理干的海藻，沖洗預處理后的海藻直至所示沖洗后海藻的pH范圍在7-8之間，加水，高壓蒸煮以獲得提取物，用活性炭及賽力特硅藻土(Celite)處理前述提取物以獲取熱的提取物，在賽力特硅藻土層上真空過濾前述熱的提取物，將前述濾出物凍結成塊然后將其解凍，通過在高壓釜中加熱再溶解在水中的塊，重復前述凍結-解凍循環過程，過濾前述產物以去除解凍后的液體，其后擠壓以排出剩余的液體至可以獲得瓊脂糖的程度。
具體實施例方式
因此，本發明涉及一種簡單、直接及劃算的從天然的或栽植的江籬屬藻類，特別是從江籬屬藻類硬膜中制備凝膠強度高并且膠凝溫度低的瓊脂糖的方法。所述方法包括如下步驟用堿預處理干的海藻，沖洗預處理后的海藻直至所示沖洗后海藻的pH范圍在7-8之間，加水，高壓蒸煮以獲得提取物，用活性炭及賽力特硅藻土處理前述提取物以獲取熱的提取物，在賽力特硅藻土層上真空過濾前述熱的提取物，將前述濾出物凍結成塊然后將其解凍，通過在高壓釜中加熱再溶解在水中的塊，重復前述凍結-解凍循環過程，過濾前述產物以去除解凍后的液體，其后擠壓以排出剩余的液體至可以獲得瓊脂糖的程度。
在本發明的一實施例中，本發明涉及的一種瓊脂糖具有下述特性i.在大約20℃時的凝膠強度大約為1％(≥1900g/cm2)，ii.膠凝溫度為35-35.5℃，iii.硫酸鹽含量≤0.25％，且iv.灰分含量≤0.9％，此外，在本發明的另一實施例中，瓊脂糖由江籬屬藻類，特別是從江籬屬藻類硬膜中制得。
在本發明的另一實施例中，瓊脂糖凝膠體的融化溫度范圍在98-100℃之間。
在本發明的另一實施例中，一種簡單、直接及劃算的從天然的或栽植的江籬屬藻類，特別是從江籬屬藻類硬膜中制備凝膠強度高并且膠凝溫度低的瓊脂糖的方法包括如下步驟●獲取干的海藻江籬屬藻類，●在25-95℃用大約35份(v/w)的大約為1-15％的堿預處理干的海藻0.5-5.0小時，
●用水徹底沖洗預處理后的海藻以去除過量的堿，直至所示沖洗后海藻的pH在7-8之間，●按每一份未處理的海藻(original seaweed)大約加入35份(v/w)的水的比例加入水，在大約115-125℃高壓蒸煮1.5-2.5小時以獲得提取物，●在溫度85-95℃用大約0.05-0.07％的活性炭及大約10-15％的賽力特硅藻土處理前述提取物以獲取熱的提取物，●在賽力特硅藻土層上真空過濾前述熱的提取物，●在大約-20℃將前述濾出物凍結成塊12-15小時，然后將其解凍，●通過在高壓釜中加熱再溶解大約在25份水中的塊，●如必要，重復前述凍結-解凍循環過程，●過濾步驟(i)中的產物以去除溶解后的液體，其后擠壓以排出剩余的液體至可以獲得瓊脂糖的程度，及●任選地再溶解前述固體，然后噴霧干燥以獲得精細粉末。
在本發明的另一實施例中，所述堿是氫氧化鈉。
在本發明的另一實施例中，所述堿的濃度大約為10％。
在本發明的另一實施例中，步驟(d)中的高壓蒸煮時間優選大約為1.5小時。
在本發明的另一實施例中，瓊脂糖的產率為干海藻重量的20-23％。
在本發明的另一實施例中，優選在溫度大約為85℃預處理海藻。
在本發明的另一實施例中，預處理海藻的時間優選大約為2.0小時。
在本發明的另一實施例中，優選在溫度大約為120℃高壓蒸煮。
在本發明的另一實施例中，活性炭的濃度大約為0.06％。
在本發明的另一實施例中，賽力特硅藻土的濃度大約為12.5％。
雖然現有技術披露了主要地從石花菜海藻(Gelidium)以及凝花菜海藻制取高品質的瓊脂及瓊脂糖，以及從江籬屬藻類硬膜提取的瓊脂顯示的凝膠強度只有160-390g/cm2(1.5％)，但本發明描述了從印度西海岸阿拉伯海(Arabian Sea)中稀有的江籬屬藻類硬膜以及為提高實際效用的生物產量而成功栽植的相同的海藻中制備瓊脂糖收獲鮮海藻，在地上干燥，室溫下在化工廠重新浸泡，用NaOH水溶液處理，水洗去除剩余的堿，浸泡于充足的水中，高壓蒸煮，然后將熱的提取物均質，然后加入清洗助劑(clarifying aids)煮沸，在賽力特硅藻土層上過濾，將濾出液進行凍結-解凍循環，再溶解制得的固體，然后再次進行凍結-解凍循環以進一步減少雜質，置于地上風干或優選在水中再溶解然后噴霧干燥。
在本發明的一實施例中，收獲的江籬屬藻類硬膜產自位于20°54′N、70°22′E的印度西部的韋拉沃爾(Veraval)海岸。
在本發明的另一實施例中，使用氫氧化鈉作為選擇的堿在80-85℃進行堿預處理1-2小時。
在本發明的另一實施例中，用于預處理的堿的濃度范圍為0-15％(w/v)，且優選10％。
在本發明的另一實施例中，使用的堿的量為每10g海藻300mL。
此外，在本發明的另一實施例中，通過用水清洗海藻去除預處理后剩余的堿從而避免使用任何酸且確保最終洗滌后的pH范圍為7-8。
此外，在本發明的另一實施例中，預處理后的濕海藻被放入一高壓釜內的水中，其中，水的量為每10g最初的干海藻300mL。
此外，在本發明的另一實施例中，預處理后的海藻在120℃的水中蒸煮1.5-2.0小時。
此外，在本發明的另一實施例中，在70-80℃放出熱的提取物，隨后將活性炭及賽力特硅藻土加入前述提取物中，然后在大氣壓下將提取物煮沸。
此外，在本發明的另一實施例中，煮沸的提取物在賽力特硅藻土上真空過濾。
此外，在本發明的另一實施例中，將澄清的熱濾出液倒入平鋼盤中冷卻至室溫以形成凝膠體。
此外，在本發明的另一實施例中，用刀沿X及Y軸以一定的間距將凝膠體切塊，然后冷卻至-20℃2-5小時以凍結所切的塊，然后在低溫下保持12-15小時。
此外，在本發明的另一實施例中，如必要，重復凍結-解凍過程。
此外，在本發明的另一實施例中，在最適宜的提取條件下制得的瓊脂糖的凝膠強度在濃度為1％、溫度為20℃時＞1900gcm-2。
此外，在本發明的另一實施例中，從最適宜的提取條件下制得的瓊脂糖制備的膠凝體的融化溫度為98-100℃，而溶膠的膠凝溫度為35.0-35.5℃。
此外，在本發明的另一實施例中，在最適宜的加工條件下制得的瓊脂糖的硫酸鹽含量為0.25％、灰分含量為0.9％。
此外，在本發明的另一實施例中，噴霧干燥熱的瓊脂糖溶膠以在加熱時易于溶解。
此外，在本發明的另一實施例中，江籬屬藻類硬膜在印度東南海岸的馬納爾灣(Gulf of Mannar)中的聚乙烯袋中或筏(raft)上可栽植，在Krusadai島(9°16′N，79°19′E)的浮筏式栽植的日生長率達到5％。
此外，在本發明的另一實施例中，天然的及栽植的海藻產出類似品質的瓊脂糖，由于通過栽植可獲得大的生物產量，使本發明在實踐中可行。
此外，在本發明的另一實施例中，從存儲在塑料袋中長達1年的干海藻提取的瓊脂糖的品質與從新干制的海藻中制備的瓊脂糖的品質類似。
因此，本發明描述了從天然的或栽植的江籬屬藻類硬膜制備高凝膠強度及低膠凝溫度的瓊脂糖的方法，該方法包括(i)稱量干海藻，(ii)在85℃用35份(v/w)的10％氫氧化鈉預處理干海藻2小時，(iii)用水徹底清洗海藻以去除過量的堿直至pH顯示為7-8，(iv)按每一份未處理的海藻加入35份(v/w)的水的比例加入水，在溫度120℃高壓蒸煮1.5小時，(v)在溫度85-90℃用大約0.06％的活性炭及大約12.5％的賽力特硅藻土(基于干海藻的重量百分比)處理提取物，(vi)在賽力特硅藻土層上真空過濾前述熱的提取物，(vii)在-20℃將前述濾出物凍結15小時，然后將其解凍，(viii)通過在高壓釜中加熱再溶解大約在25份水中的塊，(ix)如必要，重復前述凍結-解凍循環過程，(x)過濾解凍后的液體，其后擠壓以排出剩余的液體至可以獲得瓊脂糖的程度，(xi)再溶解前述固體，然后噴霧干燥以獲得精細粉末。通過Nikkansui型凝膠檢測儀測量20℃時1.5％的瓊脂凝膠體強度。通過瑞士制造的STAR-Toledo熱重分析儀器進行熱重分析(TGA)。通過Ostwald黏度計(參照C.Rochas及M.Lahaye.，《碳水化合物聚合體》，1989，10289)(cf.C.Rochas and M.Lahaye.Carbohydrate Polymers 1989，10289)測量內在的粘度而確定分子量。依照Craigie等人描述的方法(《藻類學方法手冊》，1978，Eds.Hellebust.JA and Craigie JS，劍橋大學出版社，第127頁)(Hand Book Of Phycological Methods，1978(Eds.Hellebust.JA and Craigie JS，Cambridge University Press)；pp.127)測量膠凝及融化溫度。通過在800℃將固體燒成灰6小時測量灰分含量。通過用高濃度的硝酸處理前述灰，蒸發至干燥，在水中溶解殘留物，過濾，然后用ICP-OES分析硫含量。
主要的發明點在于消除了傳統的觀念只有產自印度海岸的石花菜海藻以及凝花菜海藻才可產出高品質的瓊脂。
另一發明點在于重新采用(revisiting)了海藻，江籬屬藻類硬膜，原先由于所制得的瓊脂的普通品質以及自然界有限的生物產量使其只具有少許實用性而被放棄。
另一發明點在于確定了用于預處理海藻的NaOH的最佳濃度。
另一發明點在于避免了用酸中和過量堿(預處理后)的常規方法，而只是用水清洗以去除過量的堿，由此防止了由于高濃度酸的存在而可能發生的酸催化多糖降解。
另一發明點在于未受制于(undeterred)自然界海藻的低生物產量，而是在適合的地方尋求栽植以獲得來源。
另一發明點在于確定了浮筏式栽植作為一種可行的栽植方法，在適當的海岸處，該方法的日生長率超過5％。
另一發明點在于重新采用了原先由于只具有少許實用性而被放棄了的海藻。
另一發明點在于未受制于自然界海藻的低生物產量，而是在與天然原產地完全不同的地方的有益環境中尋求栽植已獲得來源。
另一發明點在于在放置在戶外、平靜的海上的筏上通過植物插條栽植海藻，從而獲得高的日生長率。
另一發明點在于根據現有技術認識到不同的海藻底物在預處理步驟中可能需要不同數量的堿及后續堿的最佳濃度。
另一發明點在于認識到依照現有技術去除堿的方法，即，用酸中和剩余的堿，可能由于系統中局部的高濃度酸的瞬間累積會危害線性半乳糖體分子的穩定性而引起困難。
另一發明點在于噴霧干燥產物以在加熱時易于溶解。
另一發明點在于通過系統研究發現由于栽植可能不僅只持續一年，曬干后的海藻具有足夠的保存期以使其具有必需的延長貯藏期。
另一發明點在于通過無溶劑方法制備。
為了示例的目的給出了下述實施例，因此，不應該認為本發明的范圍局限于此。實施例1和2屬于現有技術，而實施例3-8舉例說明了此處描述的本發明。
實施例12003年4月從印度的韋拉沃爾(20°54′N and 70°22′E)收獲江籬屬藻類硬膜并曬干。在室溫(30-35℃)將15g海藻浸泡于自來水中1小時，然后將水倒掉。然后將濕的海藻置于蒸餾水中(海藻∶水＝1∶35，w/v)，然后在120℃高壓蒸煮1.5小時。將提取物均質然后與清洗助劑(活性炭及賽力特硅藻土)一起煮沸，接著在賽力特硅藻土層上減壓過濾。然后，將濾出液在-20℃凍結15小時后解凍。將解凍后的溶液置于一塊布中盡可能地將水擠出。將殘留物在室溫(30-35℃)風干，隨后在50℃烘干2小時。制得4.41g瓊脂(基于干透了的海藻，產率32.5％)，該瓊脂的凝膠強度(1.5％凝膠體；20℃)為265g/cm2，膠凝溫度為32℃，灰分為8.04％，硫酸鹽為3.26％。
實施例2實施例1中的江籬屬藻類硬膜最初浸泡入水中，然后將水倒掉，在80-85℃用5％的NaOH處理濕海藻2小時，隨后用水清洗以去除過量的堿。一種情形下用0.5％的硝酸，另一種情形下用0.025％的H2SO4中和殘留的堿。然后高壓蒸煮前述海藻并如實施例1中描述的那樣進一步處理。表1歸納了所獲得的結果。
表1用堿處理及用酸中和殘留堿制得的瓊脂

實施例3除了在堿處理海藻后只用水清洗以去除所有的堿并且處理過程中未使用酸外，如實施例2那樣處理20g江籬屬藻類硬膜。從下述表2可見，由于這種改變，可測得顯著增加的凝膠強度。
表2用水清洗去除海藻上殘留的堿后制得的瓊脂

實施例4用不同濃度的堿處理江籬屬藻類硬膜，所有情形下其余的處理均與實施例3相同。表3中示出了該研究結果。從表中可以看出，10％的堿是產生最高凝膠強度的最佳濃度，同時避免堿的濃度超出10％是必須的。
表3不同濃度的堿預處理后制得的瓊脂/瓊脂糖的性質

實施例5實施例4中的產物與如實施例4中那樣用10％的堿處理江籬屬藻類硬膜但如實施例2中所述情形之一用0.5％AcOH中和殘留的堿所制得的產物進行比較。從表4中可以看出，由AcOH中和伴隨的凝膠強度降低引起線性半乳糖體分子量的伴隨減少。這明顯表明多聚糖的酸催化水解導致凝膠強度的下降。
表4在各種濃度的堿預處理條件下隨后用酸清洗制得的瓊脂

實施例6如實施例3所述用5％的堿處理在不同時期從古吉拉特韋拉沃爾(Veraval，Gujarat)采集的江籬屬藻類硬膜。數據在表5中列出。可以看出，海藻品質的季節變化是可忽略的。
表5從一年中不同時期收獲的江籬屬藻類硬膜制得的瓊脂

實施例7實施例1的江籬屬藻類硬膜在2004年1月收獲，且存活地運送至泰米爾那度馬納爾灣(Gulf of Mannar，Tamil Nadu)(9°17′N和78°8′E)。在三個不同地方(Thonithurai，Ervadi以及Krusadai島)的栽植結果列在表6中。日生長率用下述公式計算r＝(Wt/W0)1/t×100，式中r代表日生長率百分比，Wt是第t天的濕重，W0是最初的濕重。從表6可以看出海藻栽植的日生長率可以高達4.34％。
表6在印度泰米爾那度馬納爾灣三個不同地方在穿孔的聚乙烯袋中及筏上的江籬屬藻類硬膜的栽植

實施例8如實施例7所述在Krusadai島栽植的5kg鮮江籬屬藻類硬膜曬干后獲得的重量為795g。15g干海藻如實施例4所述那樣處理，用10％NaOH預處理，制得2.84g(產率20％)產物，該產物的凝膠強度(1.0％凝膠；20℃)＞1920g/cm2，膠凝溫度35℃，灰分含量0.9％。通過將該結果與實施例4中的相應數據比較可以看出，由栽植材料制得的瓊脂的產率以及品質與天然海藻制得的瓊脂的產率以及品質相同(見實施例4)。
本發明的優點本發明的主要優點在于可以從印度水域的江籬屬藻類硬膜生產具有所需規格的瓊脂糖。
另一優點在于瓊脂糖的產率基于干海藻重量高達20-23％。
另一優點在于貯存于環境條件下的塑料袋中的干海藻具有足夠的保存期。
另一優點在于瓊脂糖的制備可簡單實施。
另一優點在于海藻適于在印度水域中栽植。
權利要求
1.一種具有下述特性的瓊脂糖i.在大約20℃時的凝膠強度大約為1％(≥1900g/cm2)，ii.膠凝溫度為35-35.5℃，iii.硫酸鹽含量≤0.25％，并且iv.灰分含量≤0.9％，其特征在于，所述瓊脂糖是通過一種簡單、直接及劃算的方法從天然的或栽植的江籬屬藻類，特別是從江籬屬藻類硬膜中制備的，所述方法包括如下步驟a.獲取干的江籬屬藻類海藻，b.在25-95℃用大約35份(v/w)的大約為1-15％的堿預處理干的海藻0.5-5.0小時，c.用水徹底沖洗預處理后的海藻以去除過量的堿，直至所示沖洗后海藻的pH在7-8之間，d.按每一份未處理的海藻大約加入35份(v/w)的水的比例加入水，在溫度115-125℃高壓蒸煮1.5-2.0小時以獲得提取物，e.在溫度85-95℃用大約0.05-0.07％的活性炭及大約10-15％的賽力特硅藻土處理前述提取物以獲取熱的提取物，f.在賽力特硅藻土層上真空過濾前述熱的提取物，g.在大約-20℃將前述濾出液凍結成塊12-15小時，然后將其解凍，h.通過在高壓釜中加熱再溶解在大約25份水中的塊，i.如必要，重復前述凍結-解凍循環過程，j.過濾步驟(i)中的產物以去除溶解后的液體，其后擠壓以排出剩余的液體至可以獲得瓊脂糖的程度，以及k.任選地再溶解前述固體，然后噴霧干燥以獲得精細粉末。
2.根據權利要求1所述的瓊脂糖，其特征在于，所述瓊脂糖是從江籬屬藻類，尤其是從江籬屬藻類硬膜制得的。
3.根據權利要求1所述的瓊脂糖，其特征在于，所述瓊脂糖凝膠的融化溫度在98-100℃之間。
4.一種簡單、直接及劃算的從天然的或栽植的江籬屬藻類，特別是從江籬屬藻類硬膜中制備具有高凝膠強度并且具有低膠凝溫度瓊脂糖的方法，所述方法包括如下步驟a.獲取干的江籬屬藻類海藻，b.在25-95℃用大約35份(v/w)的大約為1-15％的堿預處理干的海藻0.5-5.0小時，c.用水徹底沖洗預處理后的海藻以去除過量的堿，直至所示沖洗后海藻的pH值在7-8之間，d.按每一份未處理的海藻大約加入35份(v/w)的水的比例加入水，在溫度115-125℃高壓蒸煮1.5-2.0小時以獲得提取物，e.在溫度85-95℃用大約0.05-0.07％的活性炭及大約10-15％的賽力特硅藻土處理前述提取物以獲取熱的提取物，f.在賽力特硅藻土層上真空過濾前述熱的提取物，g.在大約-20℃將前述濾出液凍結成塊12-15小時，然后將其解凍，h.通過在高壓釜中加熱再溶解在大約25份水中的塊，i.如必要，重復前述凍結-解凍循環過程，j.過濾步驟(i)中的產物以去除溶解后的液體，其后擠壓以排出剩余的液體至可以獲得瓊脂糖的程度，以及k.任選地再溶解前述固體，然后噴霧干燥以獲得精細粉末。
4.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述堿是氫氧化鈉。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述堿的濃度約為10％。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(d)的高壓蒸煮時間優選地約為1.5小時。
7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述瓊脂糖的產率為干海藻重量的20-23％。
8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，預處理海藻的溫度優選約為85℃。
9.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，預處理海藻的時間優選約為2.0小時。
10.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，高壓蒸煮的溫度優選約為120℃。
11.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，活性炭的濃度約為0.06％。
12.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，賽力特硅藻土的濃度約為12.5％。
全文摘要
本發明涉及一種簡單、直接及劃算的從天然的或栽植的江籬屬藻類，特別是從江籬屬藻類硬膜中制備凝膠強度高并且膠凝溫度低的瓊脂糖的方法。所述方法包括如下步驟用堿預處理干的海藻，沖洗預處理后的海藻直至所示沖洗后海藻的pH范圍在7－8之間，加水，高壓蒸煮以獲得提取物，用活性炭及賽力特硅藻土處理前述提取物以獲取熱的提取物，在賽力特硅藻土層上真空過濾前述熱的提取物，將前述濾出液凍結成塊然后將其解凍，通過在高壓釜中加熱再溶解在水中的塊，重復前述凍結－解凍循環過程，過濾前述產物以去除解凍后的液體，其后擠壓以排出剩余的液體至可以獲得瓊脂糖的程度。
文檔編號C08B37/00GK1993474SQ200480043673
公開日2007年7月4日 申請日期2004年6月3日 優先權日2004年6月3日
發明者阿勒普·庫馬爾·西達恩塔, 拉馬瓦塔爾·米納, 卡馬萊什·普拉薩德, 巴拉特庫馬爾·卡利達斯·拉馬瓦特, 普什皮托·庫馬爾·高希, 卡魯帕南·埃斯瓦蘭, 圣加伊婭·蒂魯保蒂, 瓦伊巴夫·阿吉特·曼特里 申請人:科學和工業研究會