卡拉膠

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μ-型卡拉膠
μ-型卡拉膠

μ-型(mu)卡拉膠是D-半乳糖-4-硫酸酯和D-半乳糖-6-硫酸酯的聚合體,藻體內天然存在,μ-型(mu)卡拉膠是κ-型卡拉膠的生物前體物質,在β-(1→4)連接的半乳糖基上含有6位硫酸酯基團,在高分子鏈上易形成扭結,影響凝膠的型成,所以其沒有凝膠性能。

μ-型卡拉膠基本參數

產品名稱μ-型卡拉膠產品別名mu卡拉膠,繆卡拉膠
結構D-半乳糖-4-硫酸酯和D-半乳糖-6-硫酸酯類別K族

μ-型(mu)卡拉膠結構

μ-型卡拉膠是D-半乳糖-4-硫酸酯和D-半乳糖-6-硫酸酯的聚合體。

μ-型卡拉膠結構

μ-型(mu)卡拉膠結構圖

目前,根據卡拉膠分子中3,6-脫水D-半乳糖的(3,6 -AG)數量和硫酸基數量及位置不同, 一般分為λ-型卡拉膠、k-型卡拉膠、i-型卡拉膠、μ-型卡拉膠、ν-型卡拉膠、θ-型卡拉膠、ξ-型卡拉膠等共7種結種結構類型。

7種卡拉膠的重疊交替結構

卡拉膠類型
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-內醚-D-半乳糖 k
3,6-內醚-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-內醚-D-半乳糖-2-硫酸酯 θ
D-半乳糖-6-硫酸酯 ξ

所有卡拉膠的結構特征,由1,3-糖苷鍵鍵合的β-D-吡喃半乳糖殘基(以下簡稱1,3-G)和1,4-糖苷鍵鍵合的α-D-吡喃半乳糖殘基(以下簡稱1,4-G)交替地連接而成的線性多糖。

在k-型卡拉膠中1,3 - G 和1,4 - G分別為D-半乳糖-4-半酯式硫酸鹽殘基和3,6-AG ( 3,6-脫水-D -半乳糖殘基)。μ-型卡拉膠則不同于k-型卡拉膠, 其中后一個殘基(3,6-AG)被D-半乳糖-6-半酯式硫酸鹽殘基所取代 ,而且被認為是經生化作用后生成k-型卡拉的母體,在某些陽離子,尤其是鉀離子存在下,k-型卡拉膠與水形成凝膠,而其母體μ-型卡拉膠卻不形成凝膠。

類似的,ν-型卡拉膠被認為是i-型卡拉膠的母體。從化學結構上看,它們同各自的對應物μ-型卡拉膠和k-型卡拉膠的區別僅僅在于1,4 -G 的C2形成半酯式硫酸酯。同樣地,v-型卡拉膠與水不形成凝膠,而λ-型卡拉膠則可形成凝膠。

μ-型(mu)卡拉膠特點

μ-型卡拉膠無凝膠性能。

μ(mu)和ν(nu)型卡拉膠向k、i-型卡拉膠轉化

μ(mu)和ν(nu)型卡拉膠是κ-型卡拉膠和i-型卡拉膠的生物前體物質,在藻體內天然存在。它們都是在β-(1→4)連接的半乳糖基上含有6位硫酸酯基團,在高分子鏈上易形成扭結,影響凝膠的型成,因而它們和λ-型卡拉膠一樣,沒有凝膠性能。商業上使用較多的是κ-型卡拉膠和i-型卡拉膠,它們可以通過堿處理或酶催化由μ和ν轉化而來。轉化模式見圖1。目前生產上通用的方法是堿處理(如NaOH,Ca(OH)2等),又稱堿轉化、堿改性。

μ(mu)和ν(nu)型卡拉膠向k、i-型卡拉膠轉化

主要含有μ、ν卡拉膠的藻體在熱堿的長時間作用下(如0. 1 mol/L Ca(OH)2作用30~48h)分別轉化為k-型卡拉膠、i-型卡拉膠,且轉化比較徹底。所得到的卡拉膠凝膠能力強、與牛奶的反應性能較好,在食品行業使用較廣泛。如需冷水中溶解性好、粘度高的卡拉膠,則可控制轉化條件相對溫和(如0.02mol/L NaOH,2~4h),μ、ν轉化無需徹底。

七種常見卡拉膠和新型ω-型拉膠的結構分類

根據是否含有3,6-內醚半乳糖以及硫酸基的含量和分子中連接的位置,又可將卡拉膠分為κ族和λ族,其中κ族包含κ-型、i-型、μ-型、v-型等類型,λ族包括λ-型、ξ-型和θ-型等類型,ω-型卡拉膠是一種新型卡拉膠。紅藻藻體中不存在理想的重復二糖連接的卡拉膠,是多種卡拉膠結構的混合體。

七種常見卡拉膠和新型ω-型拉膠的結構分類

參考資料
1.食品增稠劑第二版黃來發[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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