卡拉胶

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μ-型卡拉胶
μ-型卡拉胶

μ-型(mu)卡拉胶是D-半乳糖-4-硫酸酯和D-半乳糖-6-硫酸酯的聚合体,藻体內天然存在,μ-型(mu)卡拉胶是κ-型卡拉胶的生物前体物质,在β-(1→4)连接的半乳糖基上含有6位硫酸酯基团,在高分子链上易形成扭结,影响凝胶的型成,所以其没有凝胶性能。

μ-型卡拉胶基本参数

产品名称μ-型卡拉胶产品别名mu卡拉胶,缪卡拉胶
结构D-半乳糖-4-硫酸酯和D-半乳糖-6-硫酸酯类别K族

μ-型(mu)卡拉胶结构

μ-型卡拉胶是D-半乳糖-4-硫酸酯和D-半乳糖-6-硫酸酯的聚合体。

μ-型卡拉胶结构

μ-型(mu)卡拉胶结构图

目前,根据卡拉胶分子中3,6-脱水D-半乳糖的(3,6 -AG)数量和硫酸基数量及位置不同, 一般分为λ-型卡拉胶、k-型卡拉胶、i-型卡拉胶、μ-型卡拉胶、ν-型卡拉胶、θ-型卡拉胶、ξ-型卡拉胶等共7种结种结构类型。

7种卡拉胶的重叠交替结构

卡拉胶类型
D-半乳糖-4-硫酸酯 D-半乳糖-6-硫酸酯 μ
D-半乳糖-2,6-硫酸酯 ν
3,6-内醚-D-半乳糖 k
3,6-内醚-D-半乳糖-2-硫酸酯 i
D-半乳糖-2-硫酸酯 D-半乳糖-6-硫酸酯 λ
3,6-内醚-D-半乳糖-2-硫酸酯 θ
D-半乳糖-6-硫酸酯 ξ

所有卡拉胶的结构特征,由1,3-糖苷键键合的β-D-吡喃半乳糖残基(以下简称1,3-G)和1,4-糖苷键键合的α-D-吡喃半乳糖残基(以下简称1,4-G)交替地连接而成的线性多糖。

在k-型卡拉胶中1,3 - G 和1,4 - G分别为D-半乳糖-4-半酯式硫酸盐残基和3,6-AG ( 3,6-脱水-D -半乳糖残基)。μ-型卡拉胶则不同于k-型卡拉胶, 其中后一个残基(3,6-AG)被D-半乳糖-6-半酯式硫酸盐残基所取代 ,而且被认为是经生化作用后生成k-型卡拉的母体,在某些阳离子,尤其是钾离子存在下,k-型卡拉胶与水形成凝胶,而其母体μ-型卡拉胶却不形成凝胶。

类似的,ν-型卡拉胶被认为是i-型卡拉胶的母体。从化学结构上看,它们同各自的对应物μ-型卡拉胶和k-型卡拉胶的区别仅仅在于1,4 -G 的C2形成半酯式硫酸酯。同样地,v-型卡拉胶与水不形成凝胶,而λ-型卡拉胶则可形成凝胶。

μ-型(mu)卡拉胶特点

μ-型卡拉胶无凝胶性能。

μ(mu)和ν(nu)型卡拉胶向k、i-型卡拉胶转化

μ(mu)和ν(nu)型卡拉胶是κ-型卡拉胶和i-型卡拉胶的生物前体物质,在藻体內天然存在。它们都是在β-(1→4)连接的半乳糖基上含有6位硫酸酯基团,在高分子链上易形成扭结,影响凝胶的型成,因而它们和λ-型卡拉胶一样,没有凝胶性能。商业上使用较多的是κ-型卡拉胶和i-型卡拉胶,它们可以通过碱处理或酶催化由μ和ν转化而来。转化模式见图1。目前生产上通用的方法是碱处理(如NaOH,Ca(OH)2等),又称碱转化、碱改性。

μ(mu)和ν(nu)型卡拉胶向k、i-型卡拉胶转化

主要含有μ、ν卡拉胶的藻体在热碱的长时间作用下(如0. 1 mol/L Ca(OH)2作用30~48h)分别转化为k-型卡拉胶、i-型卡拉胶,且转化比较彻底。所得到的卡拉胶凝胶能力强、与牛奶的反应性能较好,在食品行业使用较广泛。如需冷水中溶解性好、粘度高的卡拉胶,则可控制转化条件相对温和(如0.02mol/L NaOH,2~4h),μ、ν转化无需彻底。

七种常见卡拉胶和新型ω-型拉胶的结构分类

根据是否含有3,6-内醚半乳糖以及硫酸基的含量和分子中连接的位置,又可将卡拉胶分为κ族和λ族,其中κ族包含κ-型、i-型、μ-型、v-型等类型,λ族包括λ-型、ξ-型和θ-型等类型,ω-型卡拉胶是一种新型卡拉胶。红藻藻体中不存在理想的重复二糖连接的卡拉胶,是多种卡拉胶结构的混合体。

七种常见卡拉胶和新型ω-型拉胶的结构分类

参考资料
1.食品增稠剂第二版黄来发[2009]
2.Falshaw R., Bixler H J, Johndro K. Structure and performance of commercial kappa-2 carrageenan extracts I. Structure analysis[J]. Food hydrocolloids[2001, 15: 441-452 ]
3.Falshaw R., Bixler H J. Johndro K. Structure and performance of commercial kappa-2 carrageenan extracts. Part Ill. Structure analysis and performance in two dairy applications of extracts from the New Zealand red seaweed, Gigartina atropurpurea[J]. Food hydrocolloids[ 2003, 17: 129-139]
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