卡拉胶及其结构研究进展_胡亚芹.pdf

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2005年No1
TransactionsofOceanologyandLimnology

文章编号:1003-6482(2005)01-0094-09

卡拉胶及其结构研究进展*

胡亚芹1,竺美2
(1.国家海洋局杭州水处理中心,浙江杭州310012;2.四川大学建筑与环境学院,四川成都610065)

摘要:本文概述了卡拉胶的类型、命名、卡拉胶结构特征及卡拉胶在藻体中的存在情况,介绍
了卡拉胶的一些分析方法。
关键词:卡拉胶;硫酸酯基;3,6内醚醚桥;凝胶性能;核磁共振
中图分类号:TS254.5+8文献标识码:A

卡拉胶(Carrageenan,又称角叉菜胶、鹿角菜胶)是自红藻(Redaglae,Rhodophyta)中提
取的一种水溶性胶体,是世界三大海藻胶工业产品(琼胶、卡拉胶、褐藻胶)之一。作为天然食
品添加剂,卡拉胶在食品行业已应用了几十年[1]。联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加
剂专家委员会(JECFA,JointFAO/WHOExpertCommitteeonFoodAdditives)2001年取消
了卡拉胶日允许摄取量(ADI,AcceptableDailyIntake)的限制,确认它是安全、无毒、无副作
用的食品添加剂[2]。据统计全球卡拉胶产量以3%的速度递增,2000年全球销量达3.1亿美
元。卡拉胶广泛应用于食品行业如可可奶、冰激凌、速溶咖啡、果冻、果汁饮料、牛奶布丁、炼
乳、奶酪制品、婴儿奶制品、酸奶、糖果、罐头、豆酱、面包等的制造中,用于啤酒澄清、制作人造
蛋白质和人造肉或制作保健食品等。卡拉胶亦可用于日用化工行业如牙膏、润肤制品、洗发香
波、洗涤剂、空气清新剂、水彩颜料、陶瓷制品等的加工制作。卡拉胶还大量用于医药行业,如
作为微生物培养基、缓释胶囊/片剂、药膏基、鱼肝油乳化剂等[1,3,4]。近来研究发现卡拉胶本
身具有特殊的医药疗效,它对许多重要病毒病原(如疱疹病毒、HIV、粘液病毒、棒状病毒等)具
有广谱抑制活性,卡拉胶还对免疫系统具有持续性作用、它是有效的抗胃蛋白酶活、抗溃疡、抗
凝血、抗栓物质[5]。
我国卡拉胶的研究起步较晚,直到1985年才形成了真正意义上的卡拉胶工业化生产。随
后,我国对卡拉胶在食品、日用化工、医药卫生等领域的应用研究有很大进展。但是,在卡拉胶
的存在形态、结构、定性定量分析以及卡拉胶生物技术方面的基础性研究与国际研究水平还存
在一定的差距。本文对卡拉胶的命名、在红藻中的存在形式、卡拉胶不同类型之间的相互转
化,卡拉胶的结构特征以及卡拉胶的分析方法作一概述,以期作为卡拉胶研究的参考。

1卡拉胶的命名

卡拉胶是一类线性、含有硫酸酯基团的高分子多糖。理想的卡拉胶具有重复的α-(1→4)-
D-半乳吡喃糖-β-(1→3)-D-半乳吡喃糖(或3,6内醚-D-半乳吡喃糖)二糖单元骨架结构。通

*第一作者简介:胡亚芹(1972-),女,硕士,工程师,主攻水产化学。E-mail:[e-mail]
收稿日期:2003-12-25
1期卡拉胶及其结构研究进展95

常卡拉胶采用希腊字母来命名,这种命名方法已被普遍接受。商业上使用最多的是κ(kap-
pa)、ι(iota)、λ(lambda)三种类型,另外还有α,β,θ,μ,ν,γ,δ,ξ,π,ω等类型。但是天然产的卡
拉胶往往不是均一的多糖,而是多种均一组分的混合物或者是结合型结构(hybrid),很多时
候是结构中混有其它碳水化合物取代基(如木糖、果糖或酮酯类物质)。为适应卡拉胶这种复
杂结构的基础研究需要,Knutsen[6]等提出以大写字母代表特定基团的命名方法(见表1)。以
此为基础,理想κ、ι、λ卡拉胶的重复二糖结构分别为G4S-DA,G4S-DA2S和G2S-D2S,6S。
很多有关琼胶、卡拉胶的论文都采用了这种命名方法。后来又有人补充用M代表甲酯基、P
代表丙酮酸基团、X代表木糖等取代基[7]。Storz等[8]新近发现卡拉胶中偶尔存在L型的半乳
糖构象,相应可用L来表示。
表1不同卡拉胶中发现的功能基团字母代号[6]
Table1Lettercodesfordifferentcarrageenans

字母代号存在于不同卡拉胶类型IUPAC*命名

Gβ3-连接-β-D-半乳吡喃糖

D未发现4-连接-α-D-半乳吡喃糖

DAκ,β4-连接-3,6内醚-α-D-半乳吡喃糖

Sκ,ι,λ,μ,ν,θ硫酸酯基(O-SO3-)

G2Sλ,θ3-连接-β-D-半乳吡喃糖-2-硫酸酯

G4Sκ,ι,μ,ν3-连接-β-D-半乳吡喃糖-4-硫酸酯

DA2Sι,θ4-连接-3,6内醚-α-