本发明涉及卡拉胶领域，具体涉及一种iota卡拉胶胶液的制备方法。
背景技术：
卡拉胶是一种从可食用红藻中提取的天然碳水化合物。卡拉胶在各种商业应用中可以用作胶凝剂、增稠剂、稳定剂和乳化剂，特别是在食品产品和酱料中，除此，卡拉胶还被用于医学、制药、化妆品和其他工业应用中。ι-型(iota)、κ-型(kappa)和λ-型(lamda)是卡拉胶的主要三种类型。ι-型卡拉胶的主要提取原料是刺麒麟菜，广泛种植于菲律宾及印尼沿岸。ι-型卡拉胶形成的凝胶柔软且富有弹性、触变性、保水性及抗冻融稳定性，其特有的硫酸酯基团具有良好的生物活性，因此，ι-型卡拉胶在食品医药领域具有可观的应用价值。
目前，提取ι-型卡拉胶的方法大多采用碱法提取，碱法提取过程碱处理时间长，藻体会发生胶溶现象，造成卡拉胶胶液的损失；同时，浸泡后的碱液不能直接排放，需要用酸进行中和处理；并且传统碱处理方法需要大量清水漂洗至中性，强碱的耗用量大，清洗用水的排放量也大，都增加了企业在能耗、环保、以及污水处理等方面的负担。此外，ι-型卡拉胶提取过程需要大量的工业酒精进行醇沉，为企业带来很大的经济压力，影响了ι-型卡拉胶的产业化进程。
因此，针对传统碱法在碱处理时存在碱耗高、用水量大、废碱液回收困难等共性问题，本发明着重建立绿色节能的ι-型卡拉胶生产工艺，缩短生产周期，减少乙醇用量，降低生产成本，提高其产量，对加快ι-型卡拉胶的产业化进程具有现实意义。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，根据本发明的实施例，本发明提出了一种iota卡拉胶胶液的制备方法，其包括以下步骤：
将刺麒麟菜置于水中加热化胶，获得第一胶液；
向所述第一胶液中加入koh溶液，煮胶，过滤，获得第二胶液；
向所述第二胶液加入mgcl2，以与koh反应生成mg(oh)2和kcl；
再次过滤，获得iota卡拉胶胶液。
根据本发明实施例的iota卡拉胶胶液的制备方法，通过先加热化胶，再于koh溶液环境中直接加热煮胶，可避免较长的碱浸泡处理时间；煮胶后再加入mgcl2中和形成mg(oh)2沉淀的工艺，mg(oh)2在ph小于8时，就难溶于水，可过滤去除，如此不仅提高了生产效率，并且产生的少量中性废液比原提取工艺中的高碱性废液更易回收和处理；另外，采用mgcl2中和代替已有的hcl中和方式，有效避免了强酸溶液造成的环境污染以及企业生产成本等问题。
另外，根据本发明上述实施例提出的iota卡拉胶胶液的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
可选地，所述koh溶液由koh和水按照重量体积比1g:100ml至9g:100ml的比例混合而得。该方案采用质量分数为1％～5％的koh进行碱处理，相较于国内企业生产中常使用9％koh碱液浸泡，碱用量大大减少。
可选地，所述煮胶的温度范围为40℃至90℃。
可选地，所述煮胶的时间长度范围为4小时至8小时。
可选地，所述刺麒麟菜与koh溶液的重量体积比为1g:20ml至1g:30ml。
可选地，所述刺麒麟菜预先作清洗、剪碎处理。
可选地，所述再次过滤是用双层夹棉200目滤布过滤，去除mg(oh)2沉淀，得到iota卡拉胶胶液。
可选地，所述加热化胶的温度为100℃。
根据本发明的实施例，本发明在第二方面提出了一种iota卡拉胶胶粉的制备方法，其包括上述的iota卡拉胶胶液的制备方法包含的步骤，还包括以下步骤：
将获得的iota卡拉胶胶液进行醇沉、脱水、干燥、粉碎。
根据本发明的实施例，采用上述的mgcl2中和生成的kcl可大大的减少工业酒精的用量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
为了更好的理解上述技术方案，下面更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明采用的试材皆为普通市售品，皆可于市场购得。
需要说明的是，以下实施例或对比例的卡拉胶凝胶强度、水分含量、得率、粘度、灰分的测量方法如下：
卡拉胶凝胶强度的测定：
配制1.5％(w/v)的iota卡拉胶溶液(其中含有0.2％的kcl)，沸水浴加热至其完全溶解后，将胶液倒入直径为90mm的平皿中，室温下冷却凝固，盖上保鲜膜，于20℃下放置15h。将待测平皿放置在托盘天平的左边托盘上，将截面积1cm2的柱塞恰好接触凝胶表面后固定，天平右边托盘放置烧杯，均匀缓慢倒入蒸馏水，当凝胶表面破裂后立即停止倒水，记录此时烧杯及蒸馏水的重量，即为卡拉胶的凝胶强度。
凝胶强度(g·cm-2)＝m/s
式中：m——蒸馏水的总重量，单位：g；
s——柱塞截面积，单位：cm2。
卡拉胶水分含量的测定：利用电子水分测定仪进行测定。
卡拉胶得率的测定：卡拉胶得率为烘干至恒重的ι-卡拉胶与清洗烘干至恒重刺麒麟菜的比值。
卡拉胶粘度的测定：采用dv-c数显粘度计，于80℃下对1.5％卡拉胶溶液的粘度进行测定。
卡拉胶灰分的测定：参照gb5009.4-2010，食品中灰分的测定。
(1)炭化：将陶瓷坩埚于105℃下干燥至恒重，质量为m1；称取3g左右卡拉胶样品于坩埚中，样品与坩埚的质量为m2，置于电炉上炭化至无烟。
(2)灰化：将炭化样品置于马弗炉中，马弗炉温度设定为500℃，灼烧5h，待降温至200℃以下，取出坩埚并迅速移入干燥器中，冷却至常温，灰分与坩埚的称重为m3。见下式。
式中：a—灰分含量，％；
m1—坩埚质量，g；
m2—样品与坩埚的质量，g；
m3—坩埚和水不溶性灰分的质量，g；
100—单位换算系数。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。将洗净的刺麒麟菜剪成1cm段状，按1:30的质量体积比加去离子水，在100℃下加热化胶1h，间歇搅拌，充分化胶后，加入浓度为9％的naoh，在90℃下煮胶4h，采用双层夹棉200目滤布过滤，得到碱处理胶液；碱处理胶液中按物质的量之比nnaoh:nmgcl2＝2:1，以溶液形式加入mgcl2，与naoh反应生成mg(oh)2和nacl，胶液浑浊，ph值为7～8，趁热用双层夹棉200目滤布过滤，去除mg(oh)2沉淀，得到的滤液按1:3(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉，过滤得到的胶块干燥，粉碎，最后得到卡拉胶粉。
本实施例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量10.8％，凝胶强度为100.2g/cm2，粘度120.0mpa·s，灰分22.9％，收率22.6％。该实施例与对比例1相比，说明碱处理过程可以提高卡拉胶的凝胶强度；与对比例2相比，说明采用naoh直接煮胶再用mgcl2进行中和的提取工艺与传统naoh浸泡法提取相比，凝胶强度有明显提高。
实施例2
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。将洗净的刺麒麟菜剪成1cm段状，按1:30的质量体积比加去离子水，在100℃下加热化胶1h，间歇搅拌，充分化胶后，加入浓度为9％的koh，在90℃下煮胶4h，采用双层夹棉200目滤布过滤，得到碱处理胶液；碱处理胶液中按物质的量之比nkoh:nmgcl2＝2:1，以溶液形式加入mgcl2，与koh反应生成mg(oh)2和kcl，胶液浑浊，ph值为7～8，趁热用双层夹棉200目滤布过滤，去除mg(oh)2沉淀，得到的滤液按1:3(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉，过滤得到的胶块干燥，粉碎，最后得到卡拉胶粉。
本实施例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量10.8％，凝胶强度为120.8g/cm2，粘度120.6mpa·s，灰分22.5％，收率为23.4％。该实施例与对比例2相比，说明采用koh直接煮胶再用mgcl2进行中和的提取工艺与传统koh浸泡法提取相比，凝胶强度有明显提高；与实施例1相比，说明采用koh直接煮胶再用mgcl2进行中和的提取工艺比naoh直接煮胶再用mgcl2进行中和的提取工艺更具优势。
实施例3
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。将洗净的刺麒麟菜剪成1cm段状，按1:30的质量体积比加去离子水，在100℃下加热化胶1h，间歇搅拌，充分化胶后，加入浓度为5％的koh，在90℃下煮胶4h，采用双层夹棉200目滤布过滤，得到碱处理胶液；碱处理胶液中按物质的量之比nkoh:nmgcl2＝2:1，以溶液形式加入mgcl2，与koh反应生成mg(oh)2和kcl，胶液浑浊，ph值为7～8，趁热用双层夹棉200目滤布过滤，去除mg(oh)2沉淀，得到的滤液按1:3(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉，过滤得到的胶块干燥，粉碎，最后得到卡拉胶粉。
本实施例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量10.9％，凝胶强度为132.4g/cm2，粘度121.0mpa·s，灰分22.0％，收率23.6％。与实施例2相比，koh浓度降低，凝胶强度提高了。
实施例4
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。将洗净的刺麒麟菜剪成1cm段状，按1:30的质量体积比加去离子水，在100℃下加热化胶1h，间歇搅拌，充分化胶后，加入浓度为1％的koh，在90℃下煮胶4h，采用双层夹棉200目滤布过滤，得到碱处理胶液；碱处理胶液中按物质的量之比nkoh:nmgcl2＝2:1，以溶液形式加入mgcl2，与koh反应生成mg(oh)2和kcl，胶液浑浊，ph值为7～8，趁热用双层夹棉200目滤布过滤，去除mg(oh)2沉淀，得到的滤液按1:3(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉，过滤得到的胶块干燥，粉碎，最后得到卡拉胶粉。
本实施例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量11.2％，凝胶强度为146.8g/cm2，粘度121.6mpa·s，灰分21.8％，收率23.4％。与实施例3相比，koh浓度降低，但凝胶强度进一步提高了。
实施例5
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。将洗净的刺麒麟菜剪成1cm段状，按1:30的质量体积比加去离子水，在100℃下加热化胶1h，间歇搅拌，充分化胶后，加入浓度为1％的koh，在40℃下煮胶4h，采用双层夹棉200目滤布过滤，得到碱处理胶液；碱处理胶液中按物质的量之比nkoh:nmgcl2＝2:1，以溶液形式加入mgcl2，与koh反应生成mg(oh)2和kcl，胶液浑浊，ph值为7～8，趁热用双层夹棉200目滤布过滤，去除mg(oh)2沉淀，得到的滤液按1:3(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉，过滤得到的胶块干燥，粉碎，最后得到卡拉胶粉。
本实施例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量11.44％，凝胶强度为140.9g/cm2，粘度120.8mpa·s，灰分21.4％，收率24.0％。与实施例4相比，煮胶温度降低到40℃，凝胶强度有所下降，说明温度过低不利于胶液析出。
实施例6
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。将洗净的刺麒麟菜剪成1cm段状，按1:30的质量体积比加去离子水，在100℃下加热化胶1h，间歇搅拌，充分化胶后，加入浓度为1％的koh，在60℃下煮胶4h，采用双层夹棉200目滤布过滤，得到碱处理胶液；碱处理胶液中按物质的量之比nkoh:nmgcl2＝2:1，以溶液形式加入mgcl2，与koh反应生成mg(oh)2和kcl，胶液浑浊，ph值为7～8，趁热用双层夹棉200目滤布过滤，去除mg(oh)2沉淀，得到的滤液按1:3(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉，过滤得到的胶块干燥，粉碎，最后得到卡拉胶粉。
本实施例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量11.6％，凝胶强度为172.4g/cm2，粘度122.4mpa·s，灰分21.2％，收率24.8％。与实施例5相比，煮胶温度60℃时，凝胶强度与40℃相比有所提升且高于90℃，此时达到相对峰值。
实施例7
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。将洗净的刺麒麟菜剪成1cm段状，按1:30的质量体积比加去离子水，在100℃下加热化胶1h，间歇搅拌，充分化胶后，加入浓度为1％的koh，在60℃下煮胶6h，采用双层夹棉200目滤布过滤，得到碱处理胶液；碱处理胶液中按物质的量之比nkoh:nmgcl2＝2:1，以溶液形式加入mgcl2，与koh反应生成mg(oh)2和kcl，胶液浑浊，ph值为7～8，趁热用双层夹棉200目滤布过滤，去除mg(oh)2沉淀，得到的滤液按1:3(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉，过滤得到的胶块干燥，粉碎，最后得到卡拉胶粉。
本实施例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量11.8％，凝胶强度为187.6g/cm2，粘度122.6mpa·s，灰分21.0％，收率25.0％。与实施例6相比，煮胶时间延长，凝胶强度也提高了。
实施例8
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。将洗净的刺麒麟菜剪成1cm段状，按1:30的质量体积比加去离子水，在100℃下加热化胶1h，间歇搅拌，充分化胶后，加入浓度为1％的koh，在60℃下煮胶8h，采用双层夹棉200目滤布过滤，得到碱处理胶液；碱处理胶液中按物质的量之比nkoh:nmgcl2＝2:1，以溶液形式加入mgcl2，与koh反应生成mg(oh)2和kcl，胶液浑浊，ph值为7～8，趁热用双层夹棉200目滤布过滤，去除mg(oh)2沉淀，得到的滤液按1:3(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉，过滤得到的胶块干燥，粉碎，最后得到卡拉胶粉。
本实施例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量11.6％，凝胶强度为200.6g/cm2，粘度123.2mpa·s，灰分20.9％，收率24.6％。与实施例7相比，煮胶时间延长，凝胶强度进一步提高。
实施例9
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。将洗净的刺麒麟菜剪成1cm段状，按1:30的质量体积比加去离子水，在100℃下加热化胶，间歇搅拌，充分化胶后，加入浓度为1％的koh，在60℃下煮胶8h，采用双层夹棉200目滤布过滤，得到碱处理胶液；碱处理胶液中按物质的量之比nkoh:nmgcl2＝2:1，以溶液形式加入mgcl2，与koh反应生成mg(oh)2和kcl，胶液浑浊，ph值为7～8，趁热用双层夹棉200目滤布过滤，去除mg(oh)2沉淀，得到的滤液按1:2(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉，过滤得到的胶块干燥，粉碎，最后得到卡拉胶粉。
本实施例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量12.7％，凝胶强度为201.2g/cm2，粘度124.0mpa·s，灰分20.4％，收率24.8％。与实施例8相比，胶液体积与工业酒精体积比从1:3降低至1:2，凝胶强度仍然可以达到200g/cm2左右，说明采用mgcl2进行中和生成的kcl可以起到胶凝的作用，从而降低工业酒精的用量。
实施例10
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。将洗净的刺麒麟菜剪成1cm段状，按1:20的质量体积比加去离子水，在100℃下加热化胶，间歇搅拌，充分化胶后，加入浓度为1％的koh，在100℃下煮胶8h，采用双层夹棉200目滤布过滤，得到碱处理胶液；碱处理胶液中按物质的量之比nkoh:nmgcl2＝2:1，以溶液形式加入mgcl2，与koh反应生成mg(oh)2和kcl，胶液浑浊，ph值为7～8，趁热用双层夹棉200目滤布过滤，去除mg(oh)2沉淀，得到的滤液按1:2(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉，过滤得到的胶块干燥，粉碎，最后得到卡拉胶粉。
本实施例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量11.8％，凝胶强度为198.4g/cm2，粘度123.0mpa·s，灰分21.0％，收率24.2％。与实施例9相比，降低藻水比，卡拉胶的凝胶强度和收率变化不大，可进一步减少水耗量。
对比例1-不经碱处理直接提取的iota卡拉胶
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。按1:30的料液比往刺麒麟菜中加入自来水，置于90℃的水浴锅中煮胶4h，煮化至形成胶液。采用双层夹棉200目滤布过滤,将得到的胶液冷却至40～50℃，以1:3(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉处理，再用尼龙纱布挤压过滤，滤饼在鼓风干燥箱中干燥即得到成品ι-卡拉胶。
该对比例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量9.4％，凝胶强度为40.2g/cm2，粘度105.2mpa·s，灰分34.5％，收率18.2％。
对比例2-传统工艺naoh提取的iota卡拉胶
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。用浓度9％的koh溶液浸泡，以藻体完全浸没为准。常温下浸泡5h后,滤去碱液，用大量清水洗净藻体至ph为7～8。将洗净沥干后的藻体剪成1cm左右的小段，投入30倍的去离子水中,并在90℃下使之煮溶4h。采用双层夹棉200目滤布滤去藻渣,将得到的胶液冷却至40～50℃，以1:3(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉处理，再用尼龙纱布挤压过滤，滤饼在鼓风干燥箱中干燥即得到成品卡拉胶。
该对比例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量9.8％，凝胶强度为56.8g/cm2，粘度111.6mpa·s，灰分30.1％，收率19.0％。
对比例3-传统工艺koh提取的iota卡拉胶
称取刺麒麟菜40g，清洗干净备用。用浓度9％的koh溶液浸泡，以藻体完全浸没为准。常温下浸泡5h后，滤去碱液，用大量清水洗净藻体至ph为7～8。将洗净沥干后的藻体剪成1cm左右的小段，投入30倍的去离子水中,并在90℃下使之煮溶4h。采用双层夹棉200目滤布滤去藻渣,将得到的胶液冷却至40～50℃，以1:3(胶液体积:工业酒精体积)的比例进行醇沉处理，再用尼龙纱布挤压过滤，滤饼在鼓风干燥箱中干燥即得到成品卡拉胶。
该对比例所得的iota卡拉胶粉，经检测，水分含量10.2％，凝胶强度为89.0g/cm2，粘度118.6mpa·s，灰分23.3％，收率20.4％。
综上，本发明实施例制得的卡拉胶粉与对比例相比，凝胶强度有显著提升，并且利用mgcl2进行中和生成的kcl具有胶凝作用，可以替代一定量的酒精，使胶液在少量工业酒精条件下仍能达到沉淀析出的作用，从而大大降低了工业酒精的用量。由此通过koh溶液直接煮胶的工艺，再通过mgcl2去除koh溶液，可制备出高凝胶强度的卡拉胶。该方法工艺简便，节能环保，生产效率高，原料安全且来源广，减少了提取过程中水耗和碱耗，也避免了提取过程中废碱液的污染和排放，是一种新型的绿色提取工艺。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。