专利名称：一种由双组分海藻制造和分级胶凝和非胶凝角叉菜聚糖的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于加工双组分海藻的新型方法。更具体地，本发明涉及一种由双组分海藻制造角叉菜聚糖的方法，其中海藻以一种方式经受碱处理，使得带有κ和带有λ的植物在加工过程中保持整体性，这样使得能够随后从双组分海藻混合物中选择提取λ组分，同时带有κ的植物保持整体性。另外，本发明涉及一种可通过该方法得到的角叉菜聚糖产物。
背景技术：
角叉菜聚糖包括一类可通过提取某些种类的Rhodophyceae(红色海藻)而得到的聚合碳水化合物。在理想化的角叉菜聚糖中，聚合物链由交替的A-和B-单体组成，这样形成重复二聚体单元。但在原海藻以及因此在经处理和纯化的角叉菜聚糖中，该规律性通常被具有改性结构的一些单体部分所破坏。
一些角叉菜聚糖在某些阳离子的存在下呈现尤其理想的水胶体特性和因此具有可用于各种场合的性能。因此角叉菜聚糖在食品以及在非食品产品，如乳品，树胶糖果，果酱，宠物食品，奶油，洗液，空气清新剂，凝胶，油漆，化妆品，牙粉，等中用作胶凝和粘度改性剂。
在前述场合中，角叉菜聚糖用作精制角叉菜聚糖(RC)产物或用作包含其它海藻残余物的半精制角叉菜聚糖(SRC)产物。
如上所述，角叉菜聚糖包含交替的A-和B-单体。更具体地，角叉菜聚糖包含分别在α(1→3)键中或多或少改性的D-吡喃半乳糖和在β(1→4)键中或多或少改性的D-吡喃半乳糖的交替部分的链。不同种类的角叉菜聚糖根据其理想化结构划分，如下表1所概括。
表1
通常，源自海藻的聚合物链因为存在不匀度，如在具有较高或较低数目的硫酸盐基团的链内的单个部分而偏离理想结构。另外，具有分别表示两种单体的不同的重复二聚体单元的两种交替顺序的共聚物型(或混合型)角叉菜聚糖存在于一些海藻种类中。因此存在各种各样的具有不同性能的不同角叉菜聚糖材料。
不同种类的角叉菜聚糖的胶凝能力在程度上尤其由亲水基团在吡喃半乳糖环中的量，分子量，温度，pH和盐的种类以及在混有水胶体的溶剂中的浓度决定。
为了胶凝目的，感官和与水结合的目的以及纹理和粘度改性目的，最有意义和广泛使用的角叉菜聚糖是κ，ι，θ和λ角叉菜聚糖。这些并不都存在于原海藻中，其中某些通过对存在于原海藻中的前体角叉菜聚糖(分别μ，γ和λ角叉菜聚糖)根据以下反应方案进行碱改性而得到
因此通过碱处理原海藻，在角叉菜聚糖聚合物的二聚体单元中的一个环部分内形成分子内醚键，向聚合物提供不太亲水的性质和因此使得该聚合物成为一种更高效的胶凝剂。胶凝性能由组织成叔螺旋结构的角叉菜聚糖引起。
κ和ι结构(和其前体)的不同仅在于一个硫酸盐基团且实际上总是在一定程度上存在于来自一种海藻材料的同一分子链中，因此这种角叉菜聚糖结构称作″κ科″的角叉菜聚糖结构。但存在提供几乎纯的κ/μ和ι/γ的海藻，也存在提供更为等平衡的共聚物或″混合物″的海藻。
同样，根据文献McCandless，E.L.等人，Planta(Berl.)112201-212(1973)，ξ和λ(和其改性结构θ，在处理之后)主要(如果不是总是)得自为这种角叉菜聚糖结构提出术语″λ科″的不同海藻材料。
虽然分离的λ和θ角叉菜聚糖在几乎每一温度条件和盐浓度下是水可溶的，但钾和/或钙盐形式的κ-和τ角叉菜聚糖不溶于冷水。所有的以上角叉菜聚糖可溶于热水。κ-和ι角叉菜聚糖能够在K+，Ca2+，Mg2+，Ba2+，Sr2+和NH4+的存在下形成凝胶。另一方面，λ和θ角叉菜聚糖不形成凝胶。
一些市售红色海藻物种或种群仅包含一种角叉菜聚糖(和其前体)。这些在本申请中称作″单组分海藻″。市售海藻耳突麒麟菜(Eucheuma cottonii)属于这种仅包含一科角叉菜聚糖即″κ科″的种类。
市售单组分海藻的其它例子是刺麒麟菜(Eucheuma spinosum)，沙菜种(Hypnea spp.)和叉红藻种(Furcellaria spp)。
但许多可得红色海藻物种或种群包含至少两种角叉菜聚糖类型(包括一些其前体)。这些在本申请中称作″双组分海藻″。根据文献，这些迄今已被发现在杉藻(Gigartinales)目的杉木苔科和肓叶藻(Phyllophoraceae)科内。市售海藻皱波角叉菜属于该分类，包含″κ科″以及″λ科″的角叉菜聚糖结构，据报导它可具有70％κ和30％λ的比率。市售双组分海藻的其它例子是杉藻属的几个物种Gigartinachamissoi，Gigartina pistillata，Gigartina radula。后一物种包括商品名skottsbergii(GSK)，″窄叶″(GNL)和″宽叶″(GBL)。在科学文献中，GNL也称作Mazaella laminarioides，GBL称作Sarcothaliacrispata。
本发明涉及由双组分海藻，尤其是由包括κ-科角叉菜聚糖和λ-科角叉菜聚糖的植物制造角叉菜聚糖的方法，尽管这种海藻实际上可包含一定比例的来自单组分海藻类的海藻基团。因此，双组分海藻植物以及单独包含κ-科和λ-科角叉菜聚糖的植物材料的混合物可通过根据本发明的方法进行处理。
在本申请中，术语″胶凝角叉菜聚糖″应用于能够形成凝胶的那些角叉菜聚糖种类。因此，κ科的角叉菜聚糖是″胶凝角叉菜聚糖″，而λ科的角叉菜聚糖不被认为是胶凝角叉菜聚糖。术语″胶凝角叉菜聚糖前体″在本申请中表示一种在碱改性之后变为胶凝的角叉菜聚糖前体。因此前体自身可以是非胶凝的。
传统上，用于角叉菜聚糖制造的双组分海藻已通过热提取而被处理。因此，海藻在高温下和在高pH下用水进行提取，以便在提取本身的过程中和之后进行碱处理。液体提取物随后通过通过离心和/或过滤而纯化。在此之后，水胶体通过蒸发水或通过钾盐，或醇，如异丙醇的选择沉淀而得到。该制造方法得到精制角叉菜聚糖，以下称作RC，但其中包含原始双组分海藻的κ组分和λ组分两者。根据这种传统的角叉菜聚糖制造方法不可能生产出一种或两种组分(单独或共同地)作为半精制角叉菜聚糖，以下称作SRC。
CA 561,448(Smith)涉及一种分级衍生自Gigartinales目海藻的半乳聚糖的方法。在Smith的方法中，半乳聚糖用包含选自铵，钾，铷和铯的阳离子的盐处理，这样形成沉淀物。该沉淀物主要包含κ角叉菜聚糖化合物，剩余的溶液主要包含λ角叉菜聚糖组分。两种级分通过离心或通过过滤而分离。但据称各个级分没有以纯形式得到，而是一种级分包含少量的另一级分，反之亦然。未提到在分级步骤之前对海藻进行碱处理的步骤。
US3,176,003(Stancioff)涉及一种从海藻中选择提取λ-和κ-级分的方法。Stancioff的方法包括将海藻在选自铵，钾，铷，铯，钙，钡，锶和镁的阳离子的盐和氢氧化物的水溶液中在温度5-90摄氏度下在由等式0＞log C＞0.03 T-2.77给出的阳离子浓度C下和在不高于约0.2mol/l的羟基浓度下浸渍，其中C是阳离子浓度(mol/l)，T是温度(摄氏度)，这样使得λ级分可溶，同时保持κ级分不可溶。最后将包含λ级分的溶液从包含κ级分的固相中分离。在该文献中，公开了使用低于0.2M的氢氧化物浓度。尽管存在氢氧化物，它仅用于增加海藻溶胀和得到增加的产物产率，而不用于改性角叉菜聚糖。
US4,816,573(Whitaker)涉及一种用于分离双组分海藻的λ-和κ-级分的方法。在该方法中，带有λ角叉菜聚糖的植物和带有κ角叉菜聚糖的植物的混合物用含水介质处理，这样λ级分被水合至比κ级分更高的程度，并随后根据两种级分在水含量上的差异进行分离。在一个实施方案中，含水介质具有温度5-95摄氏度和pH超过约10，且它进一步包含选自铵，钾，铷，铯，钙，钡，锶和镁的阳离子。两种级分的分离通过手工或机器而进行。没有公开对角叉菜聚糖的碱改性。
US3,879,890(Chen等人)公开了一种以几乎纯的质量相应制造κ和λ角叉菜聚糖的方法。该方法通过将如角叉菜属或Gigartina的孢子的植物部分分离成配子体和四孢子体并使每种植物材料单独繁殖而避免通过化学或物理方式进行收获后分离。在收获之后，多糖如通过用2-丙醇沉淀而回收。没有公开对角叉菜聚糖的碱处理。
US3,094,517(Stanley)公开了一种用于将角叉菜聚糖改性成较高凝胶强度的匀质工艺。该工艺包括使用碱，优选氢氧化钙。过量的氢氧化钙已被证实特别有效，可达到存在于海藻中的角叉菜聚糖的40％-115％重量。海藻和碱的混合物随后在3-6小时内被加热至温度80摄氏度-150摄氏度。过量的碱可被回收再利用，然后加入过滤助剂并将该混合物趁热通过任何合适种类的设备进行过滤。过滤提取物随后使用任何合适的酸中和。过滤时，将提取物进行圆筒干燥，喷雾干燥或用醇凝固。如果采用醇沉淀，所得凝固物使用常规方法干燥。该匀质提取工艺适用于单组分以及双组分海藻。但在后一情况下，没有公开从κ科角叉菜聚糖中分级λ-科角叉菜聚糖的方法。
Rideout等人在US5,801,240中提及一种用于生产半精制或粗角叉菜聚糖的已有技术方法，US5,801,240涉及对该方法的改进。Rideout等人的方法包括许多步骤首先将原海藻清洗和分选。随后将清洗和分选的海藻在环境温度下使用新鲜水或回收的氢氧化钾洗液漂洗。海藻随后在60-80摄氏度下被放在含水氢氧化钾蒸煮溶液中(在12wt％KOH中2小时或在8wt％KOH中3小时)以改性角叉菜聚糖和溶解一些碱可溶糖。在蒸煮之后，取出海藻并淋干，随后经过一系列洗涤步骤以降低pH，洗掉残余的氢氧化钾，并溶解糖和盐。最后，将所得半精制角叉菜聚糖切割，干燥和粉碎。Rideout等人的这种创造性方法进一步包括，通过测量氧化-还原电势而检测反应进程，和在达到例如由该电势的预定恒定值度量的平衡时停止该反应。该文件没有具体地提及对E.cottonii之外的其它海藻物种的处理，但表明其它种类的植物材料(如果存在)通常在分选过程中被去除。因此，该文件仅涉及单组分海藻。
WO 94/22,922(Larsen)尤其涉及一种用于制备角叉菜聚糖产物的方法，其中加热水/溶剂碱性体系中的海藻以改性海藻起始原料。溶剂/水重量比在5∶95-50∶50的范围内，碱浓度在0.25M/kg液相-3.0M/kg液相的范围内，温度范围是50-150摄氏度。反应时间是15min-30h。反应完成时，反应介质被排干并将处理的海藻用一种或多种溶剂/水混合物洗涤。随后将海藻材料干燥。单组分以及双组分海藻均可根据该方法进行处理。但该文件没有公开分级过程。
因此，根据以上内容似乎看出，已有技术在涉及处理双组分海藻时已经提出了许多方案。角叉菜聚糖可通过分选包含不同的带有κ和带有λ的植物的双组分海藻而被最简单地分离。但该方法费力且困难，因为这两种植物相互非常相象。但它已在商业规模上实施，且分选的带有λ的植物可至少得自GSK和GBL(称作″elastico″的等级)。考虑到分离植物所涉及的成本，价格水平明显高于相同物种的未分选海藻。
用于分离κ-和λ-级分的其它方式包括，使各个带有κ和带有λ的植物在耕作条件下保持分开(Chen)。该方法似乎没有在商业上得到任何持久的利用，可能因为与野生收获相比耕作成本过高。
带有κ和带有λ的植物的混合物也可在湿化步骤之后被工业分离(Whitaker)，该步骤使λ植物转化成高度溶胀和粘性的植物，这样可从不太溶胀和硬的κ植物中机械分离。
其它方法公开了工艺间分级方法，其中λ级分在提取工艺过程中(Stancioff)或在提取工艺之后(Smith)从κ级分中分离，然后处理各个级分。
其中角叉莱聚糖被分离成κ-科级分和λ-科级分的所有以上方法必须继以对κ植物级分单独碱处理，以便利用随后的化学品和设备成本而达到其完全胶凝潜力。
另一方面，已有技术还公开了用于碱处理双组分海藻的方法。
双组分海藻的碱性改性可作为均相反应通过使用Ca(OH)2或其它物质作为碱而进行(Stanley)。该方法广泛用于工业但没有与随后分级结合，可能因为这种工艺暗含过高的成本。它还从工艺步骤开始时采用大量水，增加了在处理和最终去除水方面的工艺成本。所得工艺间双组分角叉菜聚糖溶液由于其显著的λ或theta级分含量还不太容易通过仅对混合物的κ级分胶凝的KCl(经济上相对醇优选)进行随后分离。
但双组分海藻的碱性改性可作为多相反应通过使用碱性溶剂/水混合物(Larsen)而进行，后者用于保持同时带有κ和λ的植物在工艺过程中的整体性。出于相同原因，溶剂/水混合物还用于随后洗涤步骤，其中过量的化学品和杂质被消除。该方法的一个严重缺陷在于广泛使用溶剂/水混合物和通常在高温下使用，这是考虑到可燃性和因此用于确保操作安全，溶剂回收和从最终产物中去除溶剂残余物的昂贵措施。
但后两个文件无一公开将角叉菜聚糖材料分级成λ-科角叉菜聚糖和κ-科角叉菜聚糖。
因此根据已有技术，必须在两个单独的工艺中处理双组分海藻以得到具有高含量的高度有价值、改性κ-角叉菜聚糖的κ-科级分和λ-科级分；要么将海藻在一个均相工艺中碱改性和随后在一个单独工艺中分离成分离级分，要么在两个单独的工艺中首先进行分离和随后进行碱改性。
因此需要一种用于处理双组分海藻的方法，它具有从处理单组分海藻(如改性的κ-角叉菜聚糖的非溶解)时得知的多相碱处理的益处，但排除了使用溶剂/水混合物以保持海藻整体性的缺陷，且任选地可进行低成本分级步骤以分别得到高质量λ级分和高质量κ级分，其中后者任选地为半精制形式。
现已惊人地发现，可以设计一种用于处理双组分海藻的方法，其中海藻通过在具有高盐浓度以保持海藻整体性的水溶液中经受碱处理而多相地经历碱改性，所述高盐浓度由特殊组成和浓度的盐提供，且其中任选地可进行随后的低成本分级，以使处理的海藻分别分级成其λ级分和其κ级分。
本发明的简要描述因此，本发明涉及一种由包含κ-科角叉菜聚糖和λ-科角叉菜聚糖海藻，尤其由双组分海藻制造角叉菜聚糖的方法，其中海藻经受1)在其OH-浓度和温度使得κ-科前体(一种或多种)改性至所需程度以胶凝κ-科角叉菜聚糖(一种或多种)的含水碱性介质中的多相反应步骤；2)用于从液相中分离包含角叉菜聚糖(一种或多种)的固体处理材料的分离步骤；3)任选的一个或多个分级步骤，其中在2)中得到的固体处理海藻材料用含水提取介质处理，以洗掉过量的碱和提取λ-科角叉菜聚糖(一种或多种)；这样得到包含胶凝κ-科角叉菜聚糖(一种或多种)的固体级分和包含λ-科角叉菜聚糖(一种或多种)的液体级分；4a)任选地干燥和任选地研磨在3)中得到的固体级分，以得到半精制κ角叉菜聚糖(SRC-κ)；和/或4b)任选地进一步提取、纯化和分离在3)和/或在4a)中得到的固体级分，以得到精制κ科角叉菜聚糖(RC-κ)；5)任选地进一步处理在3)中得到的液体级分，包括纯化和分离以得到精制λ科角叉菜聚糖(RC-λ)的步骤；6)任选地进一步提取、纯化和分离在2)中得到的固体材料，以得到κ-科和λ-科角叉菜聚糖(RC)的精制混合物；所述方法的特征在于，用于1)的含水碱性介质具有足以基本上防止海藻分解和基本上防止存在于其中的角叉菜聚糖溶解的含量和组成的NaCl和/或KCl和任选性的其它非碱盐，最高为饱和浓度。
另外本发明涉及一种可通过以上方法而得到的角叉菜聚糖产物。
因此，本发明基于以下发现，即在反应介质的碱浓度、温度、盐浓度和盐组成的特定条件下，可以在含水多相反应步骤中处理双组分海藻，其中κ-科前体被改性至所需程度，且其中海藻基本上不分解和基本上不出现角叉菜聚糖的溶解。在反应步骤之后，将剩余的固体材料(包含改性的κ-科角叉菜聚糖和λ-科角叉菜聚糖)从碱介质中分离并任选地通过用水介质处理而分级成κ-科固体级分和λ-科液体级分。在分级之后得到的固体κ-科级分可随后被干燥和任选地粉碎得到半精制κ角叉菜聚糖(SRC-κ)，或固体κ-科级分可被进一步提取、纯化和分离，以得到精制κ-科角叉菜聚糖(RC-κ)。
包含λ-科级分的液体级分同样可进一步通过纯化和分离而处理以得到精制λ-科角叉菜聚糖(RC-λ)。在进一步纯化λ-科级分之前，也可经受其它的碱性改性。这些改性可通过将液体级分保持在合适的高温下和仅存在已包含在液体级分中的碱而进行，或可需要加入更多的碱。
根据本发明的方法的另一有利特点是另外发现，在上述反应介质的温度，盐浓度和盐组成的一定条件下，可得到双组分海藻的κ级分的各种理想的碱性改性度，同时与为这些场合而生产的现有角叉菜聚糖产物相比，用该方法得到的λ级分基本上不产生可预期如同增稠剂和稳定剂以一种显著方式不利地影响其有用性和成本/效率的那些可观察到的与工艺有关的变化。
本发明的重要的有益方面在于，例如作为湿或干中间体在实施本发明工艺时得到且已基本上从非胶凝λ组分中释放的κ级分因此变得能够以最经济和理想的方式进行处理。该最经济方式可简单地通过干燥和研磨成SRC最终产物而处理κ级分。第二最经济方式能够通过用KCl分离，凝胶压制和最后干燥和研磨成RC最终产物而处理κ级分。第三最经济方式可通过用醇分离，压制和最后干燥和研磨成RC最终产物而处理κ级分。在选择一个或其它更经济的分离方式时所带来的在工艺成本方面的节约可达到使用醇进行分离的现有工艺的40-70％。
附图的简要描述本发明根据附图更详细描述，其中
图1描绘GBL-10(Gigartina radula″宽叶″，源自智利的X区域)作为温度的函数在5％(w/v)NaOH和1％(w/v)KCl的条件下，和在不同的NaCl浓度下的粘度测量值。从图1可以看出，粘度在较高温度下和在其中使用较低百分数的NaCl的情况下迅速升高，表明角叉菜聚糖溶解而且随后出现一些海藻分解(视觉观察)。
根据在图1中给出的测量值和对海藻分解的相应视觉观察，近似的″阈值″NaCl浓度可针对每种所选温度而确定。这样，经受碱处理的海藻得到近似的″相图″。这在图2中看出。
相应地，图2是一个相图，其中给出了在碱浓度5％(w/v)NaOH和1％(w/v)KCl的条件下在不同的温度下使不同的双组分海藻中的胶凝角叉菜聚糖保持不溶的NaCl阈值浓度。图2描绘了称作角叉菜属NS(皱波角叉菜属，源自Nova Scotia，Canada)，角叉菜属PEI(皱波角叉菜，源自Prince Edward Island，Canada)的双组分海藻，和称作GSK，GBL-8(源自智利的VIII区域)，GBL-10(源自智利的X区域)和GNL的四种Gigartina radula海藻材料的这些阈值浓度。图2因此表明，某些双组分海藻中的角叉菜聚糖在相应的NaCl浓度下在低于对应于该海藻的曲线上的特定点的温度下大部分保持不溶于5％(w/v)NaOH溶液。换句话说，曲线之下的区域对应于其中角叉菜聚糖溶解的情形-或温度和NaCl浓度的组合。可以注意到，对于两种测试的海藻材料GBL-8和GNL，甚至在较低温度范围60-70摄氏度内不存在分解/溶解需要用NaCl对溶液几乎进行饱和。
图3是按照图2的相同方式构成的相图，其中仅使用KCl替代NaCl。如果单独对每一海藻而比较图2和3，可看出KCl具有一般比NaCl更大的溶解抑制作用，在当量重量/体积浓度的基础上。可以注意到，对于如上所述的相同的两种要求高的海藻材料GBL-8和GNL，在使用KCl时分解/溶解在较低温度范围60-70摄氏度内的不存在现在仅需要15-25％(w/v)KCl的浓度，即明显低于饱和度。这样可以理解，对于每种测试的海藻材料，可以找到温度、盐浓度和盐组成的一个合适″窗口″，使得能够进行双组分海藻混合物的碱性改性而不会使海藻分解和角叉菜聚糖溶解。
图4是一个简单流程图，描绘了一种用于进行本发明方法的模式。在图4中，海藻位于静态反应罐(SW)中，并将用于按照本发明的各步骤的不同液体转移至和离开该罐。因此，步骤1)和2)-碱改性步骤和随后将处理的海藻从用过的反应介质中分离-在反应区(RZ)中进行。R1表示一个包含用于步骤1)的含水碱性介质的罐。在进一步处理区(FWZ)中，进行任选性的步骤3)。即，海藻使用分级液体进行提取/分级以溶解或提取λ-科角叉菜聚糖。分级可通过一个或多个分级步骤而进行。在图4中，W1，W2，...表示包含用于步骤3)的分级液体的不同罐。在这些步骤之后，固态的带有κ的海藻材料可按照一种本身已知的方式进一步处理成半精制角叉菜聚糖(SRC)或精制角叉菜聚糖(RC)。另外，λ-科角叉菜聚糖提取物可被进一步处理。
图5给出了一种用于进行根据本发明的方法的优选模式，其中逆流设备被设置在反应区和进一步处理区之间。这通过在反应区和进一步处理区之间引入碱液回收区(LRZ)而进行。在碱液回收区(LRZ)中，L1，L2，...Ln表示包含碱液回收溶液的罐。图5中的箭头和相应数字表示在进行根据本发明的方法的该逆流模式中的流动方向和时间顺序。该设备提供碱和盐在体系中的上游运动和因此使得所用的化学品的消耗显著下降。这种进行根据本发明的方法的模式要求，在反应步骤中，如通过确保海藻在反应步骤中以干燥状态被引入，或通过利用如蒸发而选择性地从该步骤中去除水而产生缺水。应该注意，这种进行根据本发明的方法的模式意味着，反应步骤中的盐浓度和组成完全或部分地是逆流设备的结果，后者用于积累来自碱液加入(通常KOH和/或NaOH)的盐和随海藻被引入反应步骤的盐的浓度。因此，盐混合物受一定比率的K+离子和Na+离子支配，取决于碱液种类和存在于海藻中的阳离子的量和特性，因此最通常表示在图2和3所示状态之间的状态。
图6给出了例如在不同的碱浓度下得到的GSK和GBL的λ角叉菜聚糖的水和乳粘度性能。
本发明适用性的程度来自以下的详细描述。但应该理解，详细描述和具体例子仅用于说明优选的实施方案，且在本发明范围内的各种变化和改性在该详细描述的基础上对本领域熟练技术人员是显然的。
实现本发明的最佳方式根据本发明，可以一种有效和适宜的方式处理双组分海藻材料以得到包含碱改性的κ-科级分和λ-科级分的固体、非分解的海藻材料。在本发明优选的实施方案中，这些级分可在随后分级步骤中分离。另外，该固体材料可原样处理以得到包含κ-科和λ-科角叉菜聚糖的混合物的角叉菜聚糖产物。
以下根据图4描述根据本发明的方法。该方法包括分级步骤。
在图4中，海藻位于配有合适的搅拌装置的静态罐中并使处理海藻所用的液体转移至和离开该罐。图4仅用于解释一种进行根据本发明的方法的简单方式，因此显示如何可进行本发明方法中的各步骤。因此，本领域熟练技术人员可以知道如何使图4的工艺设备适应其它种类的设备，如适应其中海藻不是静态的，而是从一个罐移向另一罐的工艺设备。
图4的工艺设备包括两个区；反应区(RZ)和进一步处理区(FWZ)。这些区包括许多包含用于每个步骤的液体的罐。在图4中，箭头和箭头的相应数字表示该工艺中的流动方向和时间顺序。优选海藻和液体在每个步骤中搅拌以得到充分的和有效的反应/提取。
每个步骤中的罐应该具有足以有效地在每个步骤中进行处理的尺寸和容量。因此，罐应该避免其容积不足以包含在每个步骤中所需的液体的量。
反应区在反应区中，具有特定的碱浓度和特定的盐浓度和组成的位于反应介质罐(R1)中的碱性水介质如箭头(1)所示被转移至海藻罐(SW)并针对海藻进行反应足够时间以使角叉菜聚糖改性至理想程度。
进一步处理区在反应步骤之后，将所用的碱介质从海藻中排干，并可在进行下一批次时被转移回到反应罐用于再利用。这表示为箭头(2)。为了进行一个以上的批次，(R1)可随后通过加入合适的碱和盐(如(3)所示)而调节至基本上为原始组成(显然，该调节在该特殊点上不必发生，但该调节必须在进行下一批次之前进行)。随后海藻经受一个或多个分级步骤。这在进一步处理区中进行。进一步处理区包括许多罐(W1)，(W2)，...(Wn)，分别包含用于每个分级步骤的含水″提取介质″。在进一步处理区中，提取介质从第一提取介质罐(W1)被转移至海藻罐(SW)。这由箭头(4)表示。在合适的处理时间之后，所用的分级介质被排干，如箭头(5)所示。该级分包含提取的lamda-科级分。
然后，来自(W2)的提取介质如箭头(6)所示被转移至海藻罐(SW)，并在合适的时间之后将所用的提取介质如箭头(7)所示进行排干。可以考虑加入提取介质至(SW)和处理合适的时间并将所用的提取介质排干的重复周期。这分别由箭头(8)和(9)为第n个分级步骤表示。通常，3个分级步骤就足够，因为第一步骤通常提供对λ-科角叉菜聚糖的最大提取，但可以考虑仅一个以及4、5或6或更多的分级步骤。在合适的分级步骤数之后，包含κ-科级分的固体海藻材料可沿着处理路线继续被进一步处理成半精制κ-角叉菜聚糖(SRC-κ)或精制κ角叉菜聚糖(RC-κ)，如箭头(10)所示。
以上部分主要关注按照本发明的方法的液体流动的时间顺序，如图4所示。以下部分更详细关注分别按照本发明的方法的反应和进一步处理的单个步骤的各种条件。
多相反应步骤在按照本发明的方法的反应步骤中，必须平衡各种参数以得到提供可接受的结果的条件，即需要特定条件以避免海藻材料分解或溶解，但仍提供κ-科改性。这些参数包括所用海藻的具体种类，碱的种类和浓度，非碱盐的种类和浓度，含水碱性介质的温度，反应时间，搅拌程度等应该强调，本申请中的术语如″含水介质″，″水溶液″和″含水液体″包括含水的液体物质，它因此也可包含一定量的其它溶剂，如醇。除水之外的溶剂，如醇在重量/重量基础上的量可达到0-50％，如0-20％，如0-10％或0-5％。
对反应条件的一个要求在于，在反应介质中存在足够的盐浓度以抑制或基本上防止角叉菜聚糖在所用的温度下溶解和进一步防止海藻材料分解。足够的盐浓度通过加入NaCl和/或KCl和任选地另外加入一种或多种其它非碱盐而提供。因此在按照本发明的方法的反应步骤中，所用的含水介质包含碱和任选地进一步包含NaCl和/或KCl。因此足够的盐浓度可通过向反应介质中加入一种或多种其它非碱盐，如选自钠、钾和钙的硫酸盐和CaCl2的盐而提供。非昂贵的盐NaCl已被发现可用于向反应介质提供足够的盐浓度。另一有用的盐是KCl。
图2和图3给出了盐种类，盐浓度，碱浓度，海藻的温度和种类的可能组合，它使得κ科和λ-科角叉菜聚糖保持不溶且海藻材料保持非分解。本领域熟练技术人员知道如何进行类似简单的实验以得到相应的图，以揭示海藻物种在其它条件下，即在采用其它碱和非碱盐的条件下的溶解和分解阈值；或其它海藻物种的溶解和分解阈值。更多细节参考实施例1。
多相反应步骤的目的是碱改性κ-科角叉菜聚糖前体(一种或多种)。根据文献的发现(参见如Ciancia等人，Carbohydrate Polymer20(1993)，pp.95-98)，我们可假设角叉菜聚糖的均相碱改性反应遵循总体二级反应动力学。如果我们为多相反应进行类似假设，我们得到-rA＝kA*CA*CB其中rA＝反应物A(＝角叉菜聚糖前体)的反应速率
k＝速率常数(温度的函数)CA＝反应物A(＝角叉菜聚糖前体)的浓度CB＝反应物B(＝羟基离子)的浓度这说明了以下的实际情况对任何一种前体角叉菜聚糖类型的一定程度的改性可通过温度和碱浓度的许多不同组合而得到。
海藻用于本发明方法的海藻是一种包括κ-科角叉菜聚糖以及λ-科角叉菜聚糖，尤其是双组分海藻的海藻。因此可以考虑处理双组分海藻物种以及单和双组分海藻物种的混合物。
因此，物种如皱波角叉菜，Gigartina chamissoi，Gigartinapistillata，Gigartina radula尤其可在根据本发明的方法中用作起始原料。海藻可以相对干的形式购得且干物质含量通常是70-90％。海藻可在反应步骤中以干或湿状态被引入。但如果采用稍后描述的逆流工艺设备，海藻应该在反应步骤中以干状态被引入以利用可通过该设备而得到的优点，如节约该工艺所用的化学品的消耗。海藻与含水碱性介质的比率取决于存在于海藻中的液体的量。优选海藻与含水碱性介质的比率在范围1∶10-1∶40内，基于干海藻的重量。
碱的种类根据本发明，反应步骤在含水碱性介质中进行，其中用于改性κ-科角叉菜聚糖前体所需的OH-浓度通过采用包含一种或多种选自KOH，NaOH，Na2CO3，Na-磷酸盐，K2CO3，K-磷酸盐和氨的碱，任选地还包含其它合适的碱的碱溶液而得到。对碱的要求是，它以足够量存在以在所用温度下将存在于海藻中的κ-科角叉菜聚糖前体改性至所需程度。对于某些场合，可理想地得到λ-科前体的变型。这可通过在更高碱浓度下处理海藻而得到。或者，λ级分可在其分级之后，但在其精制之前经受随后碱改性处理。
同样，可存在工艺参数″窗口″使得能够制造出在精制之后具有与增粘或溶解性能有关的一些理想品质的λ-科级分，但这些参数得到的改性κ-科级分在某些用途时可能必须进一步改性。因此在这种情况下，最好使κ-科级分在分离步骤之后，但在进一步处理之前进行进一步碱处理。
优选的碱包括KOH，NaOH，Na2CO3，Na-磷酸盐，K2CO3，K-磷酸盐和氨或其混合物。在本发明方法的一个特殊实施方案中，在反应步骤中供给至海藻的碱性溶液中的碱基本上由KOH，NaOH，Na2CO3，Na磷酸盐或其混合物组成。
如果NaOH用作唯一的碱源，碱的浓度CB可以是0.1％＜CB＜12％(w/v)，优选0.2％(w/v)＜CB＜10％(w/v)，最优选的0.3％(w/v)＜CB＜8％(w/v)。如果使用另一碱或其它碱的混合物，应该调节该/这些碱的浓度使得所得溶液的改性能力对应于具有在以上范围内的浓度的NaOH溶液的改性能力。其它碱或碱混合物所需的浓度可通过简单的实验而找到。
温度应该选择温度使得可在低于约3小时的时间内进行反应步骤。但较长的反应时间是可能的，但由于实际问题而不太优选。如果选择反应温度，应该考虑到角叉菜聚糖的溶解度。因此所用的反应温度被限制至κ-科和λ-科角叉菜聚糖基本上不进入溶液和基本上不发生海藻分解时的值。这些值取决于盐浓度和含水碱性介质的组成。含水碱性介质的温度通常在30-95摄氏度内。如果NaOH用作碱，可以采用温度40-90摄氏度，优选50-85摄氏度，最优选的55-80摄氏度。因为角叉菜聚糖的溶解度一般随着温度的增加而增加，较低温度需要较低盐浓度，反之亦然。优选含水碱性介质在与海藻混合之前被加热至反应温度，但它也可在与海藻混合之后被加热。对于某些场合，也可理想地得到λ-科前体的变型。这可通过在较高温度下处理海藻而得到。
非碱盐按照本发明的方法的一个特征在于，海藻分解可通过在含水碱性介质中确保某些量的盐浓度而避免。该盐浓度通过将非碱盐供给至含水介质而实现。这些非碱盐包含NaCl和/或KCl，和任选地可以使用其它的盐。这些其它的盐原则上可以是任何种类，但成本上的考虑当然会限制至这些实际可用的盐。对合适的盐的另一限制因素在于，它们不应用作酸而降低介质的碱性。因此，合适的其它的非碱盐可选自钠、钾和/或钙的硫酸盐以及氯化钙。非碱盐的用量尤其取决于所要处理的海藻并取决于盐的种类。如果NaCl用作盐，浓度通常是7-35％(w/v)NaCl。如果使用其它种类的非碱盐，这些盐在含水碱反应介质中的浓度应该对应于NaCl在为NaCl所述的范围内的溶解抑制(和非分解)作用。本领域熟练技术人员能够容易地进行实验以揭示除NaCl之外的非碱盐的这些必要浓度(参见实施例1)。
平衡各种反应参数从以上内容可以看出，必须平衡几个参数以得到提供用于改性双组分海藻的κ-科角叉菜聚糖前体同时仍保持角叉菜聚糖未溶解和海藻材料非分解的反应条件。提供使得反应步骤能够多相进行而不分解海藻材料的条件的反应参数的这些组合的例子可从图2和3中为一些角叉菜属和杉藻属海藻物种推出。
因此从图2可以看出，如果NaCl浓度是15％(w/v)或超过该值，角叉菜属PEI物种中的角叉菜聚糖在包含1％(w/v)KCl的5％(w/v)NaOH溶液中在最高85摄氏度的温度下保持未溶解。转向图3，可以看出，相同物种在最高90摄氏度的温度下在另外包含仅15％(w/v)浓度KCl的5％(w/V)NaOH溶液中保持未溶解，使得KCl成为一种与NaCl相比更好的用于角叉菜属PEI的溶解性抑制盐。
如果需要高程度的反应(κ-科角叉菜聚糖改性)，通常选择工艺参数值的组合以得到高反应速率在整个反应时间过程中的高碱浓度和高温。如大于5％(w/v)的NaOH，60摄氏度，3小时和在这些条件下抑制角叉菜聚糖溶解和海藻分解(例如由相图测定)盐浓度。角叉菜聚糖高度改性可得到具有高凝胶强度的κ-科角叉菜聚糖。
不完全碱改性但在某些情况下，需要实现对海藻中的κ-科角叉菜聚糖的不完全碱改性。通过限制碱改性，可得到具有较小胶凝能力的角叉菜聚糖。这些角叉菜聚糖得到具有较小水渗出或凝缩作用的凝胶强度较低的凝胶并有利地用于制造具有增加的铺展能力和增加的奶油状口感的凝胶。这些角叉菜聚糖在制造乳品甜点是是特别重要的。在本申请中，这些角叉菜聚糖也被划分为″胶凝角叉菜聚糖″。这些受限碱改性可通过采用降低碱浓度，减少反应时间和/或降低温度的反应条件而提供。
如果需要低程度的反应(角叉菜聚糖改性)，通常选择工艺参数值的组合以得到低反应速率低起始和(更重要地)低最终碱浓度，也可根据需要降低温度和时间。如小于1％(w/v)的NaOH，60摄氏度，2小时，和在这些条件下抑制角叉菜聚糖溶解和海藻分解(例如由相图测定)的盐浓度。
逆流模式进行根据本发明的方法的优选方式是采用逆流工艺设备。这种逆流工艺设备在进行几个批次时提供显著的成本下降，因为用于工艺的化学品在进行以后批次时再利用。如果进行逆流工艺，所要被引入反应介质中的海藻优选是干燥的。或者，可提供用于降低上游移动介质的体积的装置，如蒸发装置，以确立上游移动介质的必要体积下降。逆流模式现参考图5进行简要描述。但对如何通过采用逆流工艺进行化学品的这种再利用的完整指导公开于申请人的共同待审专利申请No.WO...。
在图5中，碱液回收区(LRZ)被引入反应区(RZ)和进一步处理区(FWZ)之间。碱液回收区包括许多罐。碱液回收区中的单个步骤也是可能的，但一般2、3或4个步骤常用于提供对用于反应区的碱和非碱盐的充分回收。在启动情况下，用于碱液回收区的罐的含水液体-在本申请中称作碱液回收溶液-可包含具有高盐浓度的水。在进行许多批次之后，接近稳定态情形，其中每个罐所包含的碱液回收溶液的碱和其它溶质浓度低于前罐中的液体。重要的是，所要使用的碱液回收溶液的盐浓度足以抑制角叉菜聚糖溶解和海藻分解。关于这些足够的盐浓度的信息，再次参考相图。根据对图2和3的相图的观察可以预期，适宜的和成本有效的方案是采用一种不具有太高温度的碱液回收溶液。
在反应区中，具有特定碱浓度和特定盐浓度的位于反应介质罐(R1)中的含水碱性介质如箭头(1)所示被转移至海藻罐(SW)并针对海藻进行反应足够时间以改性角叉菜聚糖至理想的程度。然后将所用的液体转移回到罐(R1)，如箭头(2)所示。
在碱液回收区中，碱液回收溶液由(L1)供给至海藻罐(SW)，如箭头(3)所示。海藻被处理合适的时间。因为反应步骤中的海藻已经吸收一些通过(1)被加料到海藻中的碱性溶液，碱溶液在(R1)中的量低于起始。因此，(R1)加料以来自第一碱液回收步骤的用过的碱液回收溶液以补充碱溶液在(R1)中的起始量，如箭头(4)所示。在此之后，(R1)中的碱浓度和非碱盐浓度通过加入碱和如果需要加入非碱盐而被调节至原始值，如(5)所示(显然，该调节不必在该特殊点上发生，但该调节必须在进行下一批次之前进行)。随后将来自的第一碱液回收步骤的剩余的用过的碱液回收溶液从海藻罐(SW)再循环回到(L1)，如箭头(6)所示。
在下一步骤中，在碱液回收区中，碱液回收溶液由(L2)供给至海藻罐(SW)，如箭头(7)所示。在处理合适的时间之后，碱液回收溶液在(L1)中的量随后通过将用过的碱液回收溶液如箭头(8)所示从第二碱液回收步骤加料到(L1)而被补充至其原始值。来自第二碱液回收步骤的剩余的用过的碱液回收溶液随后被再循环至(L2)，如箭头(9)所示。
这些碱液回收步骤的重复周期可按照类似方式进行，其中将碱液回收步骤中的一部分用过的碱液回收溶液转移至从其中出现来自以前步骤的碱液回收溶液的罐，和其中将所述碱液回收步骤中的剩余的用过的碱液回收溶液再循环至它所来自的罐。这由箭头(10)，(11)和(12)为第n个碱液回收步骤表示。如上所述，2、3或4个碱液回收步骤通常足够。但可以考虑甚至仅1个碱液回收步骤以及5、6或更多的步骤。在最后碱液回收步骤之后，海藻可在进一步处理区(FWZ)中例如按照本申请所述被进一步处理和分级。这表示为箭头(13)。由于体系中的液体的上游运动，罐(Ln)需要补充。该补充的液体源可利用如新鲜碱液回收溶液的外部源，如(14)所示。
如果已经处理许多批料，可接近稳定态，其中每个碱液回收罐中的碱性和盐浓度在继续处理其它批料过程中基本上保持恒定。
分级步骤(一个或多个)如果用于改性一种或多种角叉菜聚糖的反应完成，一个或多个分级步骤可在按照本发明的方法的该优选的实施方案中在进一步处理区中进行(从图4中可以看出)，以提取仍存在于海藻材料中的λ-科角叉菜聚糖。
提取介质可以是水或盐溶液。
但如果具有相对高含量钠离子的反应介质用于反应步骤，和如果水用作提取介质，则本发明方法的κ-科角叉菜聚糖最终产物，即半精制角叉菜聚糖(SRC-κ)或精制角叉菜聚糖(RC-κ)可以是在很大程度上具有钠离子作为硫酸盐基团的抗衡离子的角叉菜聚糖产物。这些种类的角叉菜聚糖可由于其胶凝特性而在某些场合不太理想。因此，在这些情况下，最好在得到最终产物之前进行离子交换。如果胶凝角叉菜聚糖是κ-角叉菜聚糖，这种离子交换通常使用钾盐，如KCl或K2SO4进行，这样得到在很大程度上具有钾离子作为聚合物硫酸盐基团的抗衡离子的最终产物。
如果进行离子交换，海藻材料可进行至少一个洗涤步骤-按照与分级步骤的相同方式进行-只是此时的含水″提取介质″包含离子交换所需的离子。因此，一个或多个包含提取介质的罐可包含钾盐溶液。
有时可以理想地在进一步处理之前漂白海藻。这通过将氧化剂，如次氯酸盐或过氧化氢优选在最后的洗涤步骤中加入洗涤溶液而实现。
有时可能理想的是确保在碱处理的带有κ-科的海藻被进一步处理成κ-角叉菜聚糖产物之前所有的碱已被洗掉。这通过将海藻用弱酸性溶液在一个分级步骤，优选在最后的分级步骤中处理而实现。
提取介质的温度取决于海藻源的种类。一般所用的温度是5-70摄氏度，通常10-50摄氏度。但应该避免可导致κ角叉菜聚糖增溶的太高温度。
优选重复进行加入提取介质、搅拌和去除用过的提取介质的周期，以达到具有理想的质量和令人满意的产率的最终产物。
进一步处理以得到SRC-κ或RC-κ在反应步骤和分离步骤之后，在步骤2)之后得到的包含固体κ-科的材料或在步骤3)之后得到的包含固体κ-科的级分可被回收并任选地按照一种本身已知的方式进一步处理。因此，可在按照本发明的工艺中制造半精制角叉菜聚糖(SRC)以及精制角叉菜聚糖(RC)型κ-角叉菜聚糖产物。
用于制造精制角叉菜聚糖(RC)的一种方法可以是通过提取进行传统精制，即将水加入处理的海藻材料中，利用酸中和以得到合适的pH和然后加热溶解包含在海藻中的角叉菜聚糖，通过合适的固体/液体分离去除海藻残余物，利用如异丙醇选择性地沉淀角叉菜聚糖，脱水沉淀物，干燥和研磨。
已有技术公开了用于一些海藻的一部分精制如何可优选通过洗涤而多相进行。这意味着可以在低成本下生产出尚未从海藻中溶解(提取)的半精制角叉菜聚糖(SRC)。关于最终处理的更详细描述，参见U.S.5,801,240。
进一步处理以得到RC-λ可处理含λ的提取介质以得到RCλ产物。这可通过加热提取物并在真空通过如珍珠岩过滤助剂进行过滤而实现。在过滤之后，滤液体积可通过蒸发而下降。溶液可随后在冷却之后用异丙醇进行沉淀。随后纤维材料可被分离和压制，干燥和研磨成λ-RC产物。
实施例确定胶凝性能在随后实施例中，使用以下性能定级方法以确定所得产物的胶凝性能。
″定级方法″建立在以下原则上等级值与产物在介质中的功能性能值成比例。在每种方法中，我们必须将一种提取产物样品规定为具有等级强度＝100°(或其它数，就此而言)的标准物。
因此，如果新样品具有等级强度50°，则在介质中需要双倍剂量才能得到与标准物相同的性能，即50°样品的(商业)值是100°样品的值的50％。在以下描述的每种性能定级方法中，在样品(SRC或RC)的某些浓度下测定功能作用(如凝胶强度或粘度)。样品的这些浓度(″目标样品浓度″)根据经验选择以得到接近所确定的目标的强度，这样”等级”可通过内推或外推而计算。等级值原则上与在介质中得到目标功能作用所需的样品浓度成反比并根据如上所述具有规定的等级数的标准物而给出。
“等级”可在样品干物质基础上通过乘以100/(粉末中的％D.M.)而得到。D.M.(干物质)通过在105摄氏度下在干燥箱中干燥产物4小时，前后称重而测定。
乳凝胶强度，°MIG-R和°MIG-B该方法用于反映乳甜点产物中的产物胶凝性能和用于计算等级强度°MIG-R(在2mm变形时的乳凝胶刚性级)和°MIG-B(在断点上的乳凝胶级)。
目标样品浓度的测定如果样品预期在例如X°MIG-R中使用，用于以下步骤的样品粉末的量(克)Y是Y＝1.00g*(100/X)。因此，如果例如X＝100°MIG-R，粉末量应该是1.00g和如果例如X＝50°MIG-R，粉末量应该是2.00g。两种不同的样品浓度Y1和Y2据此而选择，两者都接近测定值Y，这样能够适当地内或外推。因此，以下描述的步骤针对分别样品浓度单独进行。
用于该方法产物样品标准物是GENULACTA角叉菜聚糖P-100-J，批号02 860-0，它被定级为101°MIG-R(在目标R值40.0g下测定)和114°MIG-B(在目标B值100g下测定)。为了能够计算样品相对该标准物的“等级”，必须针对两种不同的样品浓度，以及针对该标准样品进行以下描述的步骤。
乳凝胶制备将50.0g脱脂乳粉末(MILEX 240，MD食品成分amba)和Yng样品(Yn＝目标浓度，如上所述测定)放在去皮重的1升玻璃烧杯中并将粉末用刮刀混合。将450g去离子水在搅拌下加入烧杯中。混合物在水浴中被加热至68摄氏度和在搅拌的同时在该温度下保持5分钟。烧杯的内容物随后通过加入去离子水和搅拌混合而被补充至总重500.0g。溶液随后被倒入两个结晶盘(直径70mm，高度40mm，分别在其垂直边上配有粘合剂胶带用于将盘的高度延伸超过50mm)中。溶液的表面在仍被粘合剂胶带限制的同时被延伸至超过盘的玻璃边约10mm。盘随后在5摄氏度下被放在恒温浴中。在冷却浴中2.5小时之后，已经形成凝胶。拿起盘，将粘合剂胶带从边上去除并利用金属丝乳酪切片机将凝胶的上表面切成与盘的边齐平。
凝胶测量凝胶模量和破裂强度在TA-XT2型SMS纹理分析器上使用活塞直径1英寸和活塞速度1mm/sec进行测定。刚性R(模量)记录为在凝胶表面2mm凹陷时的活塞压力。断裂B(破裂)记录为在凝胶破裂时的活塞压力。每种测量针对两个凝胶盘之一进行并取平均(Ravg和Bavg)。
等级强度的计算对于样品和标准物，得到规定目标R值40.0g所需的浓度通过内或外推由两种产物样品和标准物所得的两个Ravg值测定。这些计算浓度分别称作YRSA和YRST。
°MIG-R定义为(YRST*101/YRSA)°MIG-R同样，对于规定的目标B值100g，分别得到两种浓度YBSA和YBST。
°MIG-B定义为(YBST*114/YBSA)°MIG-B巧克力乳粘度，℃AM该方法用于反映产物在热处理巧克力乳产品中的稳定性能和用于计算冷却巧克力乳粘度等级强度℃AM。
目标样品浓度的测定如果样品预期在例如X℃AM中使用，用于以下步骤的样品粉末的量(克)Y可以是Y＝100mg*(100/X)。因此，如果例如X＝100℃AM，粉末量应该是100mg和如果例如X＝50℃AM，粉末量应该是200mg。三种不同的样品浓度Y1，Y2和Y3据此而选择，都接近Y的测定值，这样能够进行适当的内或外推。因此，以下描述的步骤针对分别样品浓度单独进行。
用于该方法的产物样品标准物是GENULACTA角叉菜聚糖K-100，批号82 070-1，规定为107℃AM(在目标粘度30cP下测定)。为了能够计算样品相对该标志物的“等级”，必须针对三种不同的样品浓度单独地，以及针对该标准样品进行以下描述的步骤。
巧克力乳制备将35.0g脱脂乳粉末(MILEX 240，MD食品成分amba)和350g去离子水转移至去皮重的600ml烧杯中并用刮刀充分混合。将烧杯随后放在74摄氏度水浴中并进行恒定搅拌。
将4.8g可可(ADM可可，10-12％脂肪，D-11-MR型)，24g糖和Yng样品(Yn＝目标浓度，如上所述测定)放在配衡的250ml玻璃烧杯中并用刮刀混合这些粉末。当这种重新构成的乳的温度达到50摄氏度时，将250毫升烧杯的粉末内容物定量转移至该乳。继续加热以达到温度68摄氏度，在此温度下样品保持15分钟。烧杯随后被转移至5摄氏度冷却浴并在刮刀搅拌下冷却至10摄氏度。烧杯内容物的净重通过在充分搅拌下加入去离子水而被补充至400.0g，然后将烧杯放在冰箱(3-4摄氏度)中过夜。
粘度测量在16-24小时之后，将烧杯在水浴中被恒温加热至5摄氏度。在轻微搅拌内容物之后，将约170ml巧克力乳转移至粘度玻璃(内径50mm，内高度110mm)。粘度利用Brookfield粘度计LVF或LVT而测定，其中使用转轴No.1，在60rpm和在旋转30秒之后读取。随后，进行2-4次另外的读取直至两种随后读数之间相差低于1.0cP。确定平均粘度Vavg。如果粘度在20-50cP范围之外，用另一样品浓度重复该试验。
等级强度的计算对于样品和标准物，得到规定的目标巧克力乳粘度30cP(在5摄氏度下)所需的浓度通过内或外推(半log图)由两种产物样品和标准物所得的三个Vavg值而确定。这些计算浓度分别称作YSA和YST。
℃AM定义为(YST*107/YSA)℃AM水粘度，75摄氏度，1％NaCl溶液，°λ(wah)该方法用于得到对角叉菜聚糖在水溶液中的分子伸展的一种试验度量。因此，它应该给出有关角叉菜聚糖链的分子量和在溶液中的刚性的内容。它起源于Food Chemicals Codex所引入的熟知方法，用于测量在75摄氏度下在1.5％角叉菜聚糖样品浓度时的水溶液粘度。本方法中的介质选择成具有足够高的离子强度以用作缓冲剂，用于样品中出现的可变的残余盐含量。另外，所得1％NaCl水溶液介质具有可与各种食品体系相当的离子强度，使得性能还直接涉及与应用有关的水增稠性能。
该方法用于计算热水溶液粘度等级强度°λ(wah)。
目标样品浓度的测定如果样品预期在例如X°λ(wah)下使用，用于以下步骤的样品粉末的量(克)Y可以是Y＝1.89g*(100/X)。因此，如果例如X＝100°λ(wah)，粉末量应该是1.89g和如果例如X＝50°λ(wah)，粉末量应该是3.78g。但测试多个(至少两个)不同的样品浓度Y1，Y2...Yn，都接近Y的实际值，这样能够适当地内或外推。Y1，Y2...Yn通过用具有与试验介质相同的浓度和温度的NaCl溶液连续稀释而得到。因此，Y应该选择得到超过目标的粘度，使得能够随后进行稀释。
用于该方法的产物样品标准物是GENUVISCO角叉菜聚糖X-7055，批号14 80 090-0，它在100°ι(wah)下，在样品干物质基上定义和在目标粘度60cP下测定。为了能够计算样品相对该标准物的”等级”，必须针对该标准样品进行以下描述的步骤。
1％NaCl溶液的制备5.00g NaCl，450g去离子水和Y1g样品(Y1＝上限目标浓度，如上所述测定)被转移至具有磁力搅拌杆的去皮重的800ml烧杯。烧杯随后被放在80摄氏度水浴中并施加恒定搅拌直至达到76-77摄氏度。最后用去离子水调节至500.0g总溶液重量。覆盖以减少蒸发损失。
粘度计转轴+金属防护装置，和具有辅助1％(w/w)NaCl溶液的另一烧杯被加热至与以上溶液相同的温度。
粘度测量粘度在旋转30秒之后，直接在烧杯中，使用Brookfield LVF或LVT测定，其中使用预加热转轴No.1+防护装置，在60rpm和在75.0+/-0.2摄氏度下。随后，进行2-3次另外的读取直至两个随后读数之间相差低于0.5cP。测定平均粘度V1，avg如果粘度低于60cP，试验使用另一样品浓度重复。如果粘度高于100cP，用辅助NaCl溶液进行合适的稀释并重复测定以得到在该新浓度下的V1，avg。随后，用辅助NaCl溶液进行合适的稀释并重复测定以得到在该新浓度下的V2，avg。继续该步骤直至最后的Vn，avg低于60cP。
等级强度的计算对于样品和标准物，得到规定的目标粘度60cP(在75摄氏度下)所需的浓度通过内或外推(半log图)由两种产物样品和标准物所得的最接近的两个Vavg值确定。这些计算浓度分别称作YSA和YST。
°λ(wah)定义为(YST*100/YSA)°λ(wah)瞬时淤浆粘度，20摄氏度，全乳，°λ(mic)该方法用于反映产物在冷瞬时乳产品如饮料，奶油和充气甜点中的增稠性能和用于计算等级强度°λ(mic)。
目标样品浓度的测定如果样品预期在例如X°λ(mic)下使用，用于以下步骤的样品粉末的量(克)Y可以是Y＝266mg*(100/X)。因此，如果例如X＝100°λ(wah)，粉末量应该是290mg和如果例如X＝50°λ(wah)，粉末量应该是580mg。测试多个(至少两个)不同的样品浓度Y1，Y2...Yn，但都接近Y的实际值，这样能够进行合适的内或外推。Y1，Y2...Yn通过用相同的乳品在与试验介质相同的温度下连续稀释而得到。因此，Y1应该选择得到超过目标的粘度，这样能够随后进行稀释。
用于该方法的产物样品标准是GENUVISCOC角叉菜聚糖X-7055，批号14 80 090-0，它在100°λ(mic)下，在样品干物质基上定义和在目标粘度30cP下测定。为了能够计算样品相对该标准物的“等级”，必须针对该标准样品进行以下描述的步骤。
全乳淤浆制备将593g糊化的3.5％脂肪乳转移至具有3.8cm长磁力搅拌杆的配衡的1,000ml烧杯(直径90mm，高度180mm)。烧杯随后被放在恒温的20摄氏度水浴中并施加恒定搅拌直至达到20+/-0.5摄氏度。最终用乳调节至600.0g总溶液重量。Y1g(Y1＝上限目标浓度，如上所述测定)细目样品(US#200或DIN 80)用小刮刀在勺上分散在6g甘油中并在700rpm下搅拌的过程中定量分散到乳品中。在测量之前在相同的速度下继续搅拌15分钟。
将具有相同乳批次的辅助乳部分的另一烧杯在与以上溶液相同的温度下保持恒温。
粘度测量在15分钟之后，乳淤浆的粘度在旋转30秒之后，直接在烧杯中，使用Brookfield LVF或LVT测定，其中使用转轴No.1+防护装置，在60rpm和在20.0+/-0.5摄氏度下测定。随后，进行2-3次另外的读取直至两个随后读数之间相差低于0.5cP。测定平均粘度V2，avg。如果粘度低于30cP或高于80cP，使用另一样品浓度重复试验。用辅助乳溶液进行合适的稀释并在该新浓度下重复测量得到V2，avg。如果V2，avg超过55cP，用辅助乳溶液进行合适的稀释并在该新浓度下重复测量得到V2，avg。稀释和再测量步骤继续进行直至最后的Vn avg低于30cP。
等级强度的计算对于样品和标准物，得到规定的目标粘度30cP(在20摄氏度下)所需的浓度通过内或外推(半log图)由两种产物样品和标准物所得的最接近的两个Vavg值而得到。这些计算浓度分别称作YSA和YST。
°λ(mic)定义为(YST*100/YSA)°λ(mic)实施例1该实施例说明如何形成图1的粘度图和图2的相图。
将约10kg GBL-10海藻(75-80％固体)切成尺寸2-4cm的片。这些片被充分混合。
随后制备20l包含5％(w/v)NaOH和1％(w/v)KCl的碱原料溶液。该碱原料溶液保持在室温下。在以上碱原料溶液的基础上制备出一系列NaCl溶液。这些NaCl溶液分别具有NaCl浓度0，5，10，15，20和25％(w/v)。这些溶液也保持在室温下。
对于以上6种碱溶液中的每种，将其1.8l填充到安装在加热板上的3l烧杯中，后者具有在240rpm下运行的实验室搅拌器(横木螺旋桨；Φ50mm)。每种溶液被加热至60摄氏度并加入140g切割的海藻以实现海藻的完全浸渍。向每个烧杯中加入具有所述NaCl浓度的NaOH/KCl/NaCl溶液以补充至总体积2.0l。每种悬浮液被重新加热至60摄氏度和在该温度下保持30min。随后增大加热以得到每5分钟约2摄氏度的增加。每隔5摄氏度间进行以下观察-视觉观察分解，着色，溶解；
-粘度测量液体样品在所述温度下收集。将它填充到粘度玻璃(内050mm，高度115mm)中。粘度使用Brookfield LVT粘度计在旋转30秒之后测定(转轴1)。
粘度读数在下表2中列出。
在最右栏，″NaCl的阈值浓度″针对每个测定温度而被评估为避免角叉菜聚糖溶解(例如表现为升高的溶液粘度读数)所需的最低NaCl浓度，在所有的情况下，对海藻材料初始分解的视觉观察出现在上述″阈值NaCl浓度″或之下。图1是对表2数据的图示。应该注意到，分别对应于5％和0％NaCl值的图由于海藻过分分解和角叉菜聚糖溶解而不能得到。
表2-在碱处理GLB-10海藻之后的碱液粘度
实施例2该实施例用于解释可被划分为以下三个主要步骤的整个小规模试验步骤1.碱处理。
2.洗涤和从处理的海藻中提取λ。
3.处理κ和λ级分。
在该实施例中，如同所有的随后实施例，我们使用NaOH作为碱和碱处理时间2.5小时。在本实施例中，我们使用海藻GSK和使用盐NaCl作为主要非碱盐。
1.碱处理碱处理液体使用5％(w/v)NaOH，23％(w/v)NaCl和1％(w/v)KCl制成原料溶液。NaOH首先在高温下溶解和随后盐溶解。将来自保持在室温下的该溶液的合适部分在蒸煮容器中加热至63摄氏度且其38升存放在″反应器″中。反应器是一种具有总容积约50升的带夹套的容器，具有盖和配有圆锥形底出口和出口阀。
将3.5kg的干海藻(75-80％干物质)转移至反应器和完全浸渍在液体中。随后，液位利用其它的碱性液体被调节至40升。
碱处理时间是2.5小时，在此过程中偶尔搅拌反应器的内容物并将温度保持恒定在60摄氏度+/-1摄氏度。在处理之后，视觉观察海藻的凝胶渗出迹象并检查处理液体在20摄氏度下的粘度。在所有的情况下(在随后实施例中)，海藻保持完整和液体粘度是低值，低于10cP。
在处理时间结束(为再现利用逆流回收体系进行碱液回收的效果，参见申请人的共同待审申请No.WO...)之后，将处理液体按照以下方式稀释和冷却使24升处理液体从底阀流出和丢弃。然后，使剩余的处理液体流出，用24升10摄氏度冷自来水稀释和加入回到反应器。反应器的内容物被混合和在不加热的情况下静置20分钟，在此过程中偶尔搅拌反应器的内容物。在这些情况下的反应器温度变成约30摄氏度。
在该期间结束之后，视觉观察海藻的凝胶渗出迹象和视觉观察处理液体的粘度和分解的海藻残余物的迹象。使稀释的处理液体流出并丢弃。去除湿的，处理的和淋干的海藻，称重并测定溶胀因子(湿输出重量除以干原始输入重量)。
2.洗涤和从处理的海藻中提取λ湿的处理海藻被转移至″提取器″的一个腔。提取器的主要部分是一个圆柱形旋转桶，划分为三个腔，分别具有容积约100升和具有外周挡板以提供机械作用。为了提供其它的机械冲击，还提供了约2kg的橡胶砂袋。另外，每个腔是具有用于输入和输出海藻的检查门和用于液体的外周出口短管，分别具有海藻截留网格和阀。提取器原来设计用于翻滚腌制肉″三分的Fomaco真空翻滚机″，供应商食品机器公司A/S，Kφge，Denmark。
洗涤/提取液体(或提取介质)使用在自来水中的1.0％(w/v)KCl制备并被加热至约45度。30升量的洗涤/提取液体被转移至反应器和在最大转数(14rpm)下开始旋转。翻滚处理持续40分钟，然后使液体从反应器中流出并保存。
第二洗涤/提取步骤如上所述，使用新洗涤/提取液体而进行。
第三洗涤/提取步骤也如上所述进行，但在该步骤中，逐渐加入稀硫酸直至pH减至8.5-9.0以中和κ海藻中的残余碱。
所有三部分的用过的提取液体最终一起被倒成一部分λ提取液体。
将洗涤，提取，中和和淋干的含κ-科的海藻从反应器中取出。在一些情况下(在随后实施例中)，中和由于实际原因不是在最后的λ提取步骤中，而是在其中κ-科海藻在80％异丙醇中制浆和通过加入硫酸中和至pH8.0-8.5的随后步骤中进行，和最后淋干。来自所述步骤的产物称作湿″SRC-κ″。
3.处理κ和λ级分湿SRC-κ海藻最后在具有循环干燥空气的干燥箱中在60-70摄氏度下进行干燥，直至干燥。在此之后，将其称重，测定干物质含量并将剩余的材料经受研磨以得到通过250微米筛(US#60或DIN 24)的粉末。所得粉末称作干″SRC-κ″和具有干物质含量约95％(w/w)。
来自上述步骤的干SRC-κ用作原料以按照以下方式制备精制κ级分RC-κ将200g的量的干SRC-κ转移至具有总容积约20升和具有搅拌器的带蒸汽夹套的蒸煮容器。加入自来水直至达到总体积18升。将容器的内容物在恒定搅拌下加热至95摄氏度并随后在没有搅拌的情况下在相同的温度下保持另外2小时。热κ提取液体随后在珍珠岩过滤助剂层上在所施加的真空下热过滤。在过滤全部量之后，将滤饼用加入滤液中的热水冲洗。总滤液随后冷却至环境温度并用80％(w/w)异丙醇，也在环境温度下，使用体积比率约1∶3进行沉淀。将纤维沉淀物分离，压制和现在60％(w/w)异丙醇中和使用三分之一的起始用量进行洗涤。随后将洗涤的沉淀物再次压制并在具有循环干燥空气的干燥箱中在60-70摄氏度下干燥，直至干燥。在此之后，将其称重，测定干物质含量并将剩余的材料经受研磨以得到通过250微米筛(US#60或DIN 24)的粉末。所得粉末称作″RC-κ″和具有干物质含量约95％(w/w)。
λ提取液体被加热至约60摄氏度和在珍珠岩过滤助剂层上在所施加的真空下过滤。在过滤全部量之后，将滤饼用加入滤液中的热水冲洗。将全部滤液随后在真空下经受蒸发浓缩以达到原始体积的约1/3。类似物被随后冷却至环境温度和用80％(w/w)异丙醇，也在环境温度下，使用体积比率约1∶3进行沉淀。将纤维沉淀物分离，压制和现在60％(w/w)异丙醇中和使用三分之一的起始用量进行洗涤。随后将洗涤的沉淀物再次压制并在具有循环干燥空气的干燥箱中在60-70摄氏度下干燥，直至干燥。在此之后，将其称重，测定干物质含量并将剩余的材料经受研磨以得到通过75微米筛(US#200或DIN 24)的粉末。所得粉末称作″λ级分″和具有干物质含量约95％(w/w)。
为了能够在本发明工艺和常规工艺之间比较角叉菜聚糖质量(“等级”)和得自海藻的相对角叉菜聚糖量(″产率″)，另外按照以下所述进行一种形式的常规工艺以得到同时包含κ和λ组分的共提取(共提取)产物将200g的量的干海藻(75-80％干物质含量)转移至具有总容积约20升和具有搅拌器的带蒸汽夹套的压力蒸煮容器。将40g Ca(OH)2与10升自来水一起加入。关闭蒸煮容器并将容器的内容物加热至110摄氏度并随后在搅拌下在相同的温度下保持35分钟。然后，容器被冷却至95摄氏度，排气和在没有搅拌下在相同的温度下保持18小时。热提取液体随后通过将CO2鼓入提取液体而被中和至pH8.5-9.0并在珍珠岩过滤助剂层上在所施加的真空下热过滤。在过滤全部量之后，将滤饼用加入滤液中的热水冲洗。将全部滤液随后在真空下经受蒸发浓缩以达到原始体积的约1/3。类似物被随后冷却至环境温度和用80％(w/w)异丙醇，也在环境温度下，使用体积比率约1∶3进行沉淀。将纤维沉淀物分离，压制和在60％(w/w)异丙醇中和使用三分之一的起始用量进行洗涤。随后将洗涤的沉淀物再次压制并在具有循环干燥空气的干燥箱中在60-70摄氏度下干燥，直至干燥。在此之后，将其称重，测定干物质含量并将剩余的材料经受研磨以得到通过250微米筛(US#60或DIN 24)的粉末。所得粉末称作″共提取RC″和具有干物质含量约95％(w/w)。
结果在表3中给出。湿SRC-κ在λ提取之前的溶胀因子是3.6。我们注意到，″κ级″的RC-κ大致等于共提取物的那些。两种比较工艺的总产率似乎相等。
表3
*基于物质干重表3(继续)
实施例3该实施例密切遵循实施例2所述的步骤，只是以下不同所用的海藻是GBL-10。结果在表3中给出。湿SRC-κ在λ提取之前的溶胀因子是6.8。我们注意到，RC-κ的″κ级″明显高于共提取物的那些。两种比较工艺的总产率似乎大致相等。
实施例4该实施例密切遵循实施例2所述的步骤，只是以下不同所用的海藻是GBL-8。结果在表3中给出。湿SRC-κ在λ提取之前的溶胀因子是6.8。我们注意到，RC-κ的″κ级″明显高于共提取物的那些。两种比较工艺的总产率似乎大致相等。
实施例5该实施例近似遵循实施例2所述的步骤，只是以下不同所用的海藻是GNL。结果在表3中给出。湿SRC-κ在λ提取之前的溶胀因子是4.4。我们注意到，RC-κ的″κ级″明显高于共提取物的那些。本发明工艺的总产率低于常规类型的工艺。这可解释该海藻类型在碱处理过程中对高盐浓度(和优选基于KCl而不是NaCl)的高需求，例如由图2和3说明角叉菜聚糖，估计是λ角叉菜聚糖的溶解(和损失)可能在碱处理之后在稀释步骤过程中已经发生。另外，κ海藻整体性问题在λ提取步骤过程中可能已经出现，造成例如由λ级分(在930cm-1处的吸收)红外图表示的包含在κ角叉菜聚糖中的λ级分和可能造成相对低的λ级(冷乳增稠作用)，参见表3。
实施例6该实施例近似遵循实施例3所述的步骤，只是以下不同所用的海藻是角叉菜属PEI。结果在表3中给出。湿SRC-κ在λ提取之前的溶胀因子是2.5。我们注意到，RC-κ的″κ级″稍高于共提取物的那些。两种比较工艺的总产率似乎大致相等。
实施例7该实施例近似遵循实施例3所述蛋白质，只是以下不同所用的海藻是角叉菜属NS和λ提取液体温度是25摄氏度。结果在表3中给出。湿SRC-κ在λ提取之前的溶胀因子是2.7。我们注意到，RC-κ的″κ级″完全相当于共提取物的那些。本发明工艺的总产率高于常规类型的工艺。这可解释为λ级分的高污染(共沉淀盐)，也由化学分析来表示。这受以下事实的支持实际上不能针对λ样品测定出任何粘度等级。
实施例8该实施例密切遵循实施例4所述的步骤，只是以下不同在碱性改性过程中使用24％(w/v)KCl替代23％(w/v)NaCl+1％(w/v)KCl和λ提取液体温度是40摄氏度而不是30摄氏度。结果在表3中给出。湿SRC-κ在λ提取之前的溶胀因子是2.4，明显低于在实施例4中得到的溶胀因子6.8，这反映出K+离子占主导。如果考虑使用逆流回收体系用于在反应步骤中构建盐浓度，这是一个重要的方面(参见申请人的共同待审申请No.WO...)。如同实施例4，尽管使用另一批GBL-8，我们注意到，RC-κ的″κ级″明显高于共提取物的那些。两种比较工艺的总产率似乎大致相等。在该试验中，我们得到异常高的λ产率，总计达到45％，但所得的″λ级″低于实施例4。可以注意到，该试验中的K+离子优势似乎对总λ提取产率没有抑制作用。
实施例9该实施例目前遵循实施例2所述的步骤，只是以下不同在碱性改性过程中使用1.5％(w/v)NaOH替代5％(w/v)NaOH。结果在表3中给出。湿SRC-κ在λ提取之前的溶胀因子是3.0，与实施例2相当。在整个工艺过程中的海藻整体性被发现令人满意。与实施例2相比，和使用相同的批次的GSK，我们注意到RC-κ和SRC-κ的″κ级″明显较低，因为使用仅1.5％NaOH用于碱性改性而带来不完全碱性改性。三种比较工艺(实施例2+9)的总产率似乎大致相等。λ产率和所得″λ级″大致等于实施例2所得。
实施例10该实施例密切遵循实施例3所述的步骤，只是以下不同在碱性改性过程中使用1.5％(w/v)NaOH和16％(w/v)KCl+8％(w/v)NaCl替代5％(w/v)NaOH和23％(w/v)NaCl+1％(w/v)KCl。结果在表3中给出。湿SRC-κ在λ提取之前的溶胀因子是2.5，明显低于在实施例3中得到的溶胀因子6.8，这反映出K+离子占主导。在整个工艺过程中的海藻整体性被发现令人满意。与实施例3相比，尽管没有使用相同的批次的GBL-10，我们注意到RC-κ的″κ级″明显较低，因为使用仅1.5％NaOH用于碱性改性而带来不完全碱性改性。三种比较工艺(实施例2和9)的总产率似乎大致相等。λ产率和所得″λ级″大致等于实施例3所得。
实施例11如实施例9和10所述，如果用于碱性改性工艺的碱的浓度由5％(w/v)减至1.5(w/v)，那么测试海藻在″κ级″上出现一些下降。这种下降在某些场合中可能是理想的，因为它通常被例如称作″质地″和″口感″的增强感官性能弥补。所述下降估计是由于构成κ-ι混合角叉菜聚糖链重复单元的一部分的α-D半乳糖单体的C-6的不完全脱硫酸化。构成λ角叉菜聚糖链的一部分的相应单体的类似下降的C-6脱硫酸化预期会降低在溶液中的分子伸展，如可试验性地反映在°λ(wah)参数上，参见表3。实际上，如果将实施例9与实施例2和将实施例10与实施例3相比，确实显示出这种下降，但它几乎并不剧烈。但与在冷乳中的瞬时增稠作用有关的其它参数°λ(mic)没有表现出相应的变化。
根据上述内容，针对两种小批量的商业上获得的手工分选的Gigartina λ植物GSK-1和GBL-1测试用于碱性改性工艺的一系列不同的浓度的碱(NaOH)。实验步骤遵循实施例2中所概述的一般步骤并简要描述如下碱处理碱处理液体被制成原料溶液，都具有23％(w/v)NaCl和1％(w/v)KCl但具有一定范围的不同的浓度的NaOH参见表4。(注在0％NaOH的情况下，处理液体的pH在工艺开始时利用Na2CO3被调节至pH9.5以防角叉菜聚糖降解)。NaOH在高温下首先溶解，然后盐溶解。将来自保持在室温下的该溶液的合适部分在蒸煮容器中加热至63摄氏度且其中约17升存放在″反应器″中。反应器是一个具有总容积约20升和具有搅拌器和带阀的圆锥形底出口的恒温控制的带蒸汽夹套的蒸煮容器。
将450g的量的干λ海藻(75-80％干物质)转移至反应器和完全浸渍在液体中。随后，液体水平利用另外的碱性液体被调节至最高18升。碱处理时间是2.5小时，在此过程中偶尔搅拌反应器的内容物并将温度保持恒定在60摄氏度+/-1摄氏度。
在处理时间结束之后，将处理液体按照以下方式稀释和冷却使10.8升处理液体从底阀中流出和丢弃。然后，使剩余的处理液体流出，用10.8升10摄氏度冷自来水稀释和加回到反应器。反应器的内容物被混合和在没有加热的情况下静置20分钟，在此过程中偶尔搅拌反应器的内容物。
使稀释的处理液体流出并丢弃，同时将湿处理海藻保留在反应器中。
λ提取和处理洗涤/提取液体使用在自来水中的1.0％(w/v)KCl制备和加热至约45度。将一定量的洗涤/提取液体转移至反应器以达到18升液位和搅拌器在最大速度下启动。继续提取20分钟，在此之后使液体从反应器中流出并保留，同时将湿处理海藻保留在反应器中。
第二和第三洗涤/提取步骤使用新洗涤/提取液体如上所述类似进行，最后将所有三部分的用过的提取液体最终一起倒成一部分λ提取液体。丢弃固体提取λ海藻残余物。
λ提取液体最后如实施例2所述被处理成粉末，并针对每种样品测定″λ级″。
结果在表4中和在图6上给出。根据两种不同的海藻所得的数据可以清楚地确认，例如通过°λ(wah)参数进行试验反映的分子伸展作用在碱处理强度升高时至少在0至最高2％(w/v)NaOH的范围内下降但它对于2-5％(w/v)的NaOH浓度变得大致恒定。
相应的°λ(mic)参数还在0至最高2％(w/v)NaOH的范围内表现出变化并对于2-5％(w/v)的NaOH浓度变得大致恒定。
这非常可能意味着，可以使用甚至更强的碱性溶液(＞5％(w/v)NaOH)而不会在所选处理温度60摄氏度下进一步明显影响分子伸展或冷乳增稠作用。
从图6还可明显看出，如果在0至最高2％(w/v)NaOH的范围内处理，以及如果在两种不同的海藻之间进行比较，°λ(wah)和°λ(mic)表现出相反的趋势。
应该注意到，由此并不清楚什么是用于λ级分的最相关的值指示性质量参数，是否它是°λ(wah)或°λ(mic)或某些完全不同的参数。或是否存在几个质量参数，其中分别与特定场合相关和因此是有用的值-指标。
这些观察用于表明，本发明方法能够使使用者直接通过对混合物海藻的不同的碱处理而得到一系列不同的、可能有价值的λ产物，这样还可得到一系列不同的、可能有价值的κ产物。
在检查表3中的″λ级″时，可以注意到一个极大的差异。如果比较本实施例的数据(表4)，可以显示出在平均水平上的一些差异，有利于分选的极杉藻属λ植物。但在该阶段未知是否这是仅由于海藻样品来源的无常差异或是否它可与本发明所实施的小规模分级工艺有关。
表4
实施例12在该实施例中，GSK海藻在类似于图5设备的间歇型工艺中处理，但该工艺包括一个反应步骤，四个碱液回收步骤，和仅一个逆流洗涤步骤(在图5上未示)。反应器具有容积6m3和每个储存罐具有容积20m3。反应介质的温度是60摄氏度，碱的浓度是5％(w/v)NaOH和在试验过程中的处理时间是1-3小时。下表5给出了启动阶段的其它参数值。
表5
试验步骤多相反应将400kg GSK海藻(70-75％固体)引入旋转穿孔圆筒反应器并将反应器填充以来自包含反应介质的罐的5％(w/v)NaOH溶液。反应在1-3小时内进行，在此过程中温度保持在60摄氏度。
在反应时间结束之后，将用过的碱液溶液抽吸至缓冲剂罐，并按照间隔时间从中转移至混合罐，在此加入新的NaOH粒料和碱液回收液体，最终转移回到反应介质储存罐。这样，反应介质储存罐中的碱溶液保持在5.0％(w/v)。
碱液回收第一碱液回收步骤来自保持在约25摄氏度下的第一碱液回收储存罐的液体随后被填充至反应器以达到6,000升液位。穿孔圆筒在10分钟接触时间内旋转。随后将部分的该碱液回收液体向上游转移至上述的混合罐以补偿通过干海藻吸收反应介质而产生的液体不足，和将剩余的碱液回收液体再循环至第一碱液回收部分的罐。
第二碱液回收步骤将来自保持在约20摄氏度下的第二碱液回收储存罐的液体填充至反应器和再次采用在旋转下10分钟的接触时间。随后将部分的该回收液体向上游转移至第一碱液回收部分的罐以补偿在其中所出手的液体不足，和将剩余的再循环至第二碱液回收部分的罐。
第三和第四碱液回收步骤按照第二碱液回收步骤所述的相同方式进行。
提取在完成碱液回收步骤之后，洗涤海藻。这通过将液体从保持在约20摄氏度下的提取介质储存罐引入反应器直至达到6,000升液位而实现。穿孔圆筒旋转20min，同时首先加入次氯酸钠和随后加入硫酸以实现对κ海藻级分的漂白&中和至pH约8.5和对λ溶液级分的破坏。随后将部分的该提取介质向上游转移至第四碱液回收部分的罐以补偿在其中所出手的液体不足，并将剩余的抽吸至排放口。
处理SRC-κ某些湿SRC-κ级分批料随后被切割和进行空气干燥以得到残余湿度3-8％。将干燥材料研磨至能够通过250微米目筛网的颗粒尺寸。最终产物称作SRC和具有残余水含量约5％。
处理RC-κ剩余的湿SRC-κ级分批料如下精制在水中在95摄氏度下提取，用珍珠岩过滤得到透明滤液，冷却，通过引入KCl胶凝得到在凝胶中的浓度约1％(w/v)KCl和压制凝胶以去除凝胶的不部分水含量。凝胶滤饼被干燥和研磨至能够通过250微米筛网的颗粒尺寸。最终产物称作RC和具有残余水含量约5％。
结果结果在表6中给出。
表6
RC-κ的总体产率达到海藻的约37％，都基于干物质。取自用过的洗涤液体的样品具有醇可沉淀含量约0.7％，其中主要由λ角叉菜聚糖组成。
可以注意到，密度在整个试验过程中大致恒定，表明启动阶段所确定的总溶质浓度水平在试验过程中大多得到保持，表明一种基本上稳定态的阶段。还可注意到，反应介质的粘度具有升高倾向，这可能部分由于包含λ角叉菜聚糖的部分用过的洗涤液体的上游转移。
如果将在此度量为℃AM的″κ级″与得自实施例2的数据比较，我们注意到存在良好的一致性。用于实施例2的GSK海藻批次也用于本试验。
因此，本实施例以GSK作为例子表明，实施例2-10所说明的原理可大规模应用于逆流回收体系(另外参见申请人的共同待审申请No.WO...)以得到在反应步骤中的高盐浓度的积累和节约用于该工艺的碱消耗。另外表明，κ级分的可得产物质量与在试验规模上进行的实施例2中所得相当。
以上对本发明的描述表明，本发明显然可以许多方式进行变化。这些变化不被认为偏离本发明的范围，且对本领域熟练技术人员显然的所有的这些变型也被认为包括在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种由包含κ-科角叉菜聚糖和λ-科角叉菜聚糖的海藻、尤其是由双组分海藻制造角叉菜聚糖的方法，其中使海藻经受1)在其OH-浓度和温度使得一种或多种κ-科前体改性至所需程度以胶凝一种或多种κ-科角叉菜聚糖的含水碱性介质中的多相反应步骤；2)用于从液相中分离包含一种或多种角叉菜聚糖的固体处理材料的分离步骤；3)任选地一个或多个分级步骤，其中在2)中得到的固体处理海藻材料用含水提取介质处理以洗掉过量的碱和提取一种或多种λ-科角叉菜聚糖；这样得到包含一种或多种胶凝κ-科角叉菜聚糖的固体级分和包含一种或多种λ-科角叉菜聚糖的液体级分；4a)任选地干燥和任选地研磨在3)中得到的固体级分，以得到半精制κ角叉菜聚糖(SRC-κ)；和/或4b)任选地进一步提取、纯化和分离在3)和/或在4a)中得到的固体级分，以得到精制κ科角叉菜聚糖(RC-κ)；5)任选地进一步加工在3)中得到的液体级分，包括纯化和分离以得到精制λ科角叉菜聚糖(RC-λ)的步骤；6)任选地进一步提取、纯化和分离在2)中得到的固体材料，以得到κ-科和λ-科角叉菜聚糖(RC)的精制混合物；所述方法的特征在于，用于1)的含水碱性介质具有足以基本上防止海藻分解和基本上防止存在其中的角叉菜聚糖溶解的含量和组成的NaCl和/或KCl和任选性的其它非碱盐，最高为饱和浓度。
2.根据权利要求1-3的方法，其中所要处理的海藻包括单和双组分海藻物种的混合物。
3.根据权利要求1-2的方法，其中海藻是双组分海藻。
4.根据权利要求3的方法，其中海藻属于杉藻目的杉木科或育叶藻科之一。
5.根据权利要求4的方法，其中海藻属于角叉菜属、杉藻属或银杏藻属之一。
6.根据权利要求5的方法，其中海藻属于下列之一种皱波角叉菜属，角叉菜，Gigartine radula，Gigartina chamissoi，Gigartinapistillata，星茫杉藻，Gigartina acicularis或Gigartinacanaliculata。
7.根据任何前述权利要求的方法，其中在步骤3)中得到的液体级分在步骤5)中的纯化和分离之前或过程中经受另外的改性碱处理。
8.根据任何前述权利要求的方法，其中在步骤3)中得到的固体级分在步骤4)的进一步处理之前或过程中经受另外的改性碱处理。
9.根据权利要求6的方法，其中所要加工的海藻包括ChondrusNS，且其中含水碱性介质具有以NaOH计算的碱浓度0-12％(w/v)，KCl浓度0-15％(w/v)，NaCl浓度0-20％(w/v)，或产生相等的溶解抑制作用的另一盐混合物和浓度，且温度为40-90摄氏度。
10.根据权利要求6的方法，其中所要加工的海藻包括ChondrusPEI，且其中含水碱性介质具有以NaOH计算的碱浓度0-12％(w/v)，KCl浓度0-15％(w/v)，NaCl浓度0-20％(w/v)，或产生相等的溶解抑制作用的另一盐混合物和浓度，且温度为40-90摄氏度。
11.根据权利要求6的方法，其中所要加工的海藻包括GSK，且其中含水碱性介质具有以NaOH计算的碱浓度0-12％(w/v)，KCl浓度0-15％(w/v)，NaCl浓度0-25％(w/v)，或产生相等的溶解抑制作用的另一盐混合物和浓度，且温度为40-90摄氏度。
12.根据权利要求6的方法，其中所要加工的海藻包括GBL-8，且其中含水碱性介质具有以NaOH计算的碱浓度0-12％(w/v)，KCl浓度0-30％(w/v)，最高达饱和的NaCl浓度，或产生相等的溶解抑制作用的另一盐混合物和浓度，且温度为40-90摄氏度。
13.根据权利要求6的方法，其中所要加工的海藻包括GBL-10，且其中含水碱性介质具有以NaOH计算的碱浓度0-12％(w/v)，KCl浓度0-25％(w/v)，NaCl浓度0-30％(w/v)，或产生相等的溶解抑制作用的另一盐混合物和浓度，且温度为40-90摄氏度。
14.根据权利要求6的方法，其中所要加工的海藻包括GNL，且其中含水碱性介质具有以NaOH计算的碱浓度0-12％(w/v)，最高达饱和的KCl浓度，20％(w/v)至最高达饱和的NaCl浓度，或产生相等的溶解抑制作用的另一盐混合物和浓度，且温度为40-90摄氏度。
15.根据任何前述权利要求的方法，其特征在于步骤1)、2)和3)在装有海藻的单个反应器中通过将所要使用的液体供给至该反应器和从中取出而进行。
16.根据权利要求1-14的方法，其中步骤1)、2)和3)在分别装有含水碱性介质和含水提取介质、从中通过海藻的多个罐中进行。
17.根据任何前述权利要求的用于处理一批或多批海藻、尤其是干海藻的方法，该方法进一步包括一系列的一个或多个碱液回收步骤，所述步骤在步骤1)和步骤2)之间，涉及一种或多种碱液回收溶液，所述方法的特征在于，在一个批次中在1)中得到的用过的含水碱性介质在进行下一批次时在1)中再使用，且其中对于每个碱液回收步骤，在一个批次中得到的至少部分用过的碱液回收溶液在进行下一批次时在该步骤之前的一个步骤中再使用，且其中在一个批次中得到的其余所述用过的碱液回收溶液在进行下一批次时在相同的步骤中再使用，这样能够回收用于该方法的含水碱性介质。
18.根据任何前述权利要求的方法，其中在3)中的至少一个分级步骤中的含水介质包含用于将键接到角叉菜聚糖聚合物上的阳离子交换为钾离子的钾盐。
19.根据任何前述权利要求的方法，其中在3)中的至少一个步骤中的含水介质包括漂白剂，如次氯酸盐和/或过氧化氢，以漂白海藻。
20.根据任何前述权利要求的方法，其中κ-科前体的改性程度低于完全改性。
21.根据任何前述权利要求的方法，其中改性κ-科前体所需的OH-浓度通过在1)的含水碱性介质中采用一种或多种选自KOH、NaOH、Na2CO3、Na-磷酸盐、K2CO3、K-磷酸盐和氨的碱而提供。
22.根据权利要求21的方法，其中改性κ-科前体所需的OH-浓度通过在1)的含水碱性介质中采用NaOH和/或KOH而提供。
23.根据任何权利要求1-22的方法，其中仅进行步骤1)、2)和6)。
24.根据任何权利要求1-22的方法，其中仅进行步骤1)、2)、3)和4a)。
25.根据任何权利要求1-22的方法，其中仅进行步骤1)、2)、3)和4b)。
26.根据任何权利要求1-22的方法，其中仅进行步骤1)、2)、3)、4a)和4b)。
27.根据任何权利要求1-22的方法，其中仅进行步骤1)、2)、3)、4a)和5)。
28.根据任何权利要求1-22的方法，其中仅进行步骤1)、2)、3)、4b)和5)。
29.根据任何权利要求1-22的方法，其中进行所有的步骤1)、2)、3)、4a)、4b)和5)。
30.一种可通过根据任何前述权利要求的方法而得到的角叉菜聚糖产物。
全文摘要
本发明公开了一种由双组分海藻材料制造角叉菜聚糖的方法，其中海藻经受1)在具有特定值的碱浓度，温度和盐浓度的含水碱性介质中的多相反应步骤；2)从液相中分离固体材料；3)通过用水介质处理从在2)中得到的固体材料中分级出λ－科角叉菜聚糖；和4)任选地其它纯化步骤，该方法能够有效地生产和分离κ－科角叉菜聚糖和λ－科角叉菜聚糖。
文档编号A61Q11/00GK1608082SQ02826288
公开日2005年4月20日 申请日期2002年12月23日 优先权日2001年12月28日
发明者G·特尔克尔森 申请人:Cp凱尔科有限公司